¿Cuáles fueron los mayores (tanto bien como menos entendidos) saltos en la evolución?

Tengo como 10 favoritos.

1) Panspermia (c. 8.5 a 4 mil millones de años atrás): esta primera, como la última en la lista, representa el límite de nuestros datos y especulaciones. Dicho eso …

Si calculamos qué tan rápido se diversifican los organismos a nivel genético y qué tan rápido se alargan sus genomas, en realidad podemos observar los genomas de las criaturas vivas y obtener múltiples estimaciones de cuánto tiempo hace que sus genes comenzaron a evolucionar. Y los números de un equipo de investigación convergen en la cifra: hace 9 mil millones de años. Los investigadores usan la Ley de Moore para calcular que la vida comenzó antes de que existiera la Tierra. Problema: la Tierra hace 4 mil millones de años era un globo de lava demasiado caliente para que existieran genes en ella. Solución: ¡La tierra fue sembrada por bacterias muy básicas DEL ESPACIO! 🙂 ¿Suena loco? ¿Por qué? Encontramos bacterias que viven en lo profundo de la corteza terrestre. Encontramos bacterias que pueden sobrevivir en el espacio. Sabemos por experimentos que los impactos de meteoritos / asteroides pueden arrojar trozos de roca al espacio de tal manera que contengan colonias de bacterias aún vivas, y que estas rocas pueden aterrizar de tal manera que algunas bacterias aún estén vivas cuando el polvo se instala en el planeta receptor. Y sabemos por la astrofísica que el universo ha tenido los materiales correctos (abundante carbono, oxígeno, etc.) y entornos (planetas acuosos rocosos) para evolucionar la vida durante unos 9 mil millones de años, después de que la segunda y tercera generación de estrellas comenzaron a conectarse.

Y aunque técnicamente no es un logro tan impresionante para las bacterias “descubrir” cómo sobrevivir a un viaje dentro de una roca, este desarrollo califica la importancia absoluta de TOPS para la vida. Fue el primer logro crucial de la vida.

Editar: Muchos lectores son justamente escépticos sobre la evidencia de panspermia, prefiriendo que el jurado se mantenga al margen de esta hipótesis particular. Entonces, en honor a ellos, agrego esta noticia descubierta el 30 de abril de 2015: la vida en la Tierra puede haber florecido mil millones de años antes de lo que se pensaba. Este artículo explica que, según un análisis químico geológico bastante incontrovertible, la vida microbiana en la tierra devoraba vorazmente el N2 atmosférico en el instante en que la vida en la tierra se hizo posible. Según el estudio, los supuestos científicos más antiguos de que la vida tardó mil millones de años en desarrollar la complejidad suficiente para descomponer el N2 atmosférico en nitrógeno utilizable, son simplemente erróneos, y de alguna manera, en el momento en que la tierra se enfrió lo suficiente como para que las células no murieran en ebullición, esas células Parecía completamente formado y lo suficientemente complejo como para catalizar la ruptura del triple enlace entre las moléculas de nitrógeno que solo la vida puede hacer posible a escala y sin la cual la vida no puede prosperar.

2) El ARN adquiere ADN como subcontratista (hace 8,5 a 3 mil millones de años): ahora, en los últimos 15 años, tenemos indicios convergentes de que la vida comenzó como ARN. El ARN no es tan bueno en el almacenamiento de datos como el ADN, porque se ramifica y hace un bucle con demasiada facilidad para formar una “cinta” de datos realmente larga y autoorganizada, y no es tan bueno para ser maquinaria como las proteínas, porque no puede forman tantas estructuras (láminas, tubos, túneles, rotores) como proteínas. Pero puede hacer ambas cosas: puede contener instrucciones para su propia replicación PLUS instrucciones sobre cómo hacer proteínas PLUS puede ser la maquinaria para hacer toda esa replicación.

ARN: mitad cinta de datos, mitad máquina:


ADN: principalmente cinta de datos:

Proteínas: micromáquinas:

Entonces, sí, en algún momento, el ARN mutó una de sus letras y engendró un pequeño ayudante mutante que no era tan bueno para parecerse a una máquina, pero era mucho mejor para almacenar información. Así que desarrollaron una asociación, y el ADN creció y creció a medida que la asociación generó más y más innovaciones en el juego básico original de ARN de copiarse en nuevas burbujas de lípidos.

NOTA: Otra evidencia de panspermia es que, si bien la investigación indica que la vida comenzó como basada en ARN, no existen células basadas en ARN en la Tierra. Su extinción total es profundamente improbable. Entonces, ¿cómo explicar su ausencia de la tierra? Simple: nunca llegaron a la tierra. Engendraron vida basada en el ADN en otros lugares, y cuando la vida llegó a la Tierra, fue como una especie de procariotas basadas en el ADN.

3) Cromosomas (hace 2 mil millones de años): después de que la vida llegó a la Tierra, algunos descubrieron cómo hacer que el ADN almacene más: en lugar de hacer que funcione como una cinta de datos en bucle, se rompería en muchas cintas sin bucle. : cromosomas. Esto en sí mismo aumentó enormemente la complejidad potencial de los organismos unicelulares, al aumentar el disco duro.

4) Sexo!   (Hace 1.200 millones de años): algunas células con cromosomas (eucariotas) descubrieron que podían crear una copia de seguridad de sus datos (algo así como la autopoliploidía). Esas criaturas de doble cromosoma comenzaron a divergir, mientras mantenían su hábito de intercambiar datos. Muy pronto, se les ocurrió la idea de intercambiar “unidades de copia de seguridad” enteras. Ahora, cada bicho tenía dos “discos duros” o conjuntos de cromosomas ligeramente diferentes. Siempre y cuando no difieran demasiado, esto funcionó bien y le dio a la vida una forma segura de probar muchas más variaciones a la vez.

5) ¡Vida multicelular! (Hace 700 millones de años): algunas de estas criaturas sexys se toparon con la misma idea que las abejas y las hormigas volverían a descubrir más tarde: la esclavitud se hace mierda. Algunas células con capacidad sexual se separaron e hicieron una célula hija que no podía hacer el sexo (intercambiando copias de ADN enteras). Esto fue fácil, porque esas células nunca olvidaron su viejo truco de crear clones de sí mismas, como lo hicieron antes del sexo. Pero durante mucho tiempo, esto no hizo que sucediera nada interesante, porque los clones eran idénticos a la célula madre, solo eran colonias de células. Pero luego nació una célula hija que no podía reproducirse sexualmente, ni clonarse a sí misma, como lo hicieron sus padres. Si quería que sus genes la sobrevivieran, tendría que ayudar a sus padres a hacer ese trabajo. Y así nacieron dos castas, la línea germinal que podría hacer lo sexual, y la clase de drones. Hoy, sus óvulos o células de esperma son la línea germinal, y el resto de ustedes son un montón de clases de drones. ¿Recuerdas cuando el ARN tomó un ayudante, el ADN, para almacenar datos, y el ADN se hizo mucho más grande que el ARN que parece ser la parte dominante de la asociación? Las líneas de germen y las líneas de drones son así.

6) Nervios y músculos (hace 700-500 millones de años): así que ahora la vida ha creado estas colonias gigantes organizadas, con un montón de células que defienden las células germinales en el centro, ayudándolas a olfatear comida y luego avanzar hacia ella . Pero avanzar hacia ella ¿CÓMO? Las células individuales tenían formas de moverse, las barcazas gigantes de células no tanto. Ingrese a una nueva casta de células de drones, el nervio y su compañero, la célula muscular. Descubren cómo alinear canales iónicos para que un mensaje llegue no solo a una celda, sino a través de un cable gigante o una serie de cables. Bien hecho, caballeros. Ahora estamos listos para …

7) Visión (y audición) (hace 500 millones de años): la forma básica en que las células conocen su entorno es a través del tacto. Pero a escala de una célula, el tacto significa conocer la forma de las moléculas que está tocando. Y eso, es lo que llamamos sabor / olor. El gusto y el olfato son los primeros sentidos, y ostensiblemente los compartimos con las bacterias, aunque solo sea de manera que conduzca a un debate filosófico sobre la naturaleza de la conciencia. Pero hay otros datos en el mundo aparte de las topologías de moléculas, como las ondas de sonido y las ondas de luz. Afortunadamente, hay productos químicos que reaccionan a la luz y al sonido. Algunas células tienen más de ellas. Esas células comenzaron a ser útiles para las células nerviosas. Las células nerviosas comenzaron a preferir conectarse a ellas, porque se contrajeron cuando golpearon la luz o el sonido, dando información avanzada sobre dónde debería ir la criatura para obtener comida o evitar convertirse en comida. La luz y el sonido viajan más lejos, más rápido que el olor. Si detectas luz, vas a burlar a los alimentos que solo pueden oler si estás cerca.

Pronto, estas células sensibles a la luz se agruparon, por la misma razón que las matrices de telescopios se agrupan: mejora la claridad y la sensibilidad de la señal. Luego, formaron un pozo, para ayudarlos a determinar la dirección de donde venía la luz. Luego, el pozo formó una cubierta transparente para protegerlo. Luego, estas células protectoras formaron una lente, para mejorar los datos entrantes. Luego un iris, para regular el brillo. Y músculos que podrían apuntar a todo el aparato con retroalimentación del cerebro.

8) Cerebros (hace 500 millones de años): mientras se desarrollaban los ojos y los oídos, los nervios también se agrupaban. Por la misma razón que las supercomputadoras están hechas de muchas computadoras. Esto permitió tantas cosas buenas, es realmente otra lista de 10 si no me contengo.

9) De sangre caliente (hace 200 millones de años): las criaturas de sangre fría son más tontas que las de sangre caliente, por regla general. ¿Por qué? Porque no tienen tanta energía, y se necesita energía adicional para ejecutar un cerebro menos tonto. Las criaturas de sangre fría no pueden permitirse jugar tanto, comunicarse tan complejamente, incluso moverse tanto. Para llegar a mi próximo artículo en esta lista, debes ser de sangre caliente.

10) Imaginación / razón (hace 200-50 millones de años): incluso una célula puede “aprender”. Pero solo de una manera muy limitada: puede aprender a reaccionar de cierta manera la próxima vez que aparezca el mismo estímulo. Eso es solo un condicionamiento básico. Útil, pero no fantástico. Pero con suficiente cerebro, puede combinar las cosas que ha experimentado, en categorías, para hacer predicciones útiles sobre qué más podría sucederle en el futuro, además de las repeticiones exactas de lo que sucedió antes. Para las criaturas de sangre caliente que se topan con una forma de vida que es lo suficientemente rica en calorías (por unidad de criatura), la imaginación y la razón son excelentes ayudas para continuar encontrando muchas calorías.

11) Escritura (hace 15000-5000 años). Para que la vida suceda, necesita un replicador. Un replicador es una unidad de información que puede mutar, pero no con demasiada frecuencia, y de lo contrario se puede contar para mantenerse a través de miles de copias (es decir, es de alta fidelidad). Durante 9 mil millones de años, la vida tuvo una clase de replicadores: ácidos nucleicos (ARN y ADN, y ahora algunos nuevos que hemos creado en el laboratorio para demostrar que es posible). Pero hace 50 millones de años, la vida también había descubierto OTRA forma de utilizar largas cadenas de datos para ensamblar maquinaria útil para perpetuar esas largas cadenas de datos. ¿De esa manera? Idioma. Las personas en una población lingüística tienen una forma casi universal de acordar cómo una señal determinada codifica un estímulo imaginario dado. Si encadenan suficientes señales juntas, pueden codificar un estímulo complejo imaginado. Obtenga un estímulo lo suficientemente complejo en la imaginación, y podrá ejecutar simulaciones de posibles realidades que ayuden a la criatura a sobrevivir para volver a hablar. En lugar de ADN, la cadena de datos es sólida. En lugar de proteínas, la maquinaria es un complejo no lineal de percepciones imaginarias, que se pliegan sobre sí mismas disolviendo la linealidad de la cadena de datos que las generó. Por ejemplo: el zorro salta sobre la cerca. Lee esa oración, imagínala. Ahora, en su imagen mental, ¿aparece el zorro y luego desaparece, luego el salto, luego la cerca? Por supuesto no. Todos coexisten. Una cadena de datos lineal se ha plegado en una máquina no lineal. Y eso es algo muy poderoso.

Pero no es un replicador. Esas cadenas de sonidos son de muy baja fidelidad. Cambian tan rápidamente entre generaciones de criaturas que en realidad no funcionan como verdaderos replicadores. Y entonces no tienen un beneficio de supervivencia muy masivo. Muy pocas criaturas / especies han adoptado cadenas de lenguaje largas: delfines, loros, primates, abejas.

Pero si convierte esos sonidos en un sólido físico, congela su tasa de mutación a algo que dura más que las criaturas que los llevan. El lenguaje hablado muta tan rápido que apenas podemos entender a Shakespeare, y él hablaba inglés hace solo 500 años, hace solo 25 generaciones humanas. Eso es de baja fidelidad.

Pero escribir es de alta fidelidad. Por lo tanto, puede actuar como un replicador, y si ES un replicador, deberíamos ver que confiere una ventaja evolutiva explosiva. Y eso es lo que vemos. La escritura ha permitido a los seres humanos convertirse en algo que ahora es capaz de evolucionar a un ritmo miles o millones de veces más rápido que cualquier otro organismo genético, ya sea que se trate de evolución genética, cultural o fenotípica. Incluso podemos traducir los códigos de ADN / ARN a este nuevo formato, de modo que puedan copiarse a la velocidad de la luz, enviarse al otro lado del planeta a la velocidad de la luz, y así sucesivamente. Ahora estamos introduciendo ADN / ARN a través del lenguaje en nuestra imaginación / razón, para que podamos clasificar entre las infinitas posibilidades de la vida genética millones de veces más rápido, y billones de veces más humanamente, que la selección genética natural. Es posible que ni siquiera podamos reconocer la forma corporal que llevamos dentro de 100 años. Y es difícil imaginar un salto evolutivo más alucinante que eso.

Definir ‘ genial ‘.
Definir ‘ saltos ‘.

Tomemos ‘ grandioso ‘ para significar una combinación de ‘ significativo ‘ e ‘ importante ‘.
Y tomemos los ‘ saltos ‘ para ser cambios ‘ grandiosos ‘ que ocurren en el transcurso de una a diez generaciones (bajo un ‘aleteo de pestañas’ en la línea de tiempo biológica).
La segunda pregunta depende de la primera y es tentador responderla primero. ¿Pero dónde está la diversión en eso?

La evolución no hace ‘ saltos ‘: se arrastra a un ritmo que marea a los glaciares y los obliga a advertir ‘ ¿cuál es tu gran apuro? “No es tanto que la evolución sea lenta (y definitivamente no es que sea” metódica “; al incorporar su propio método, se encoge de hombros” Simplemente cambio con los tiempos, es todo “), pero esa evolución nunca se detiene, cambiando cada genoma por un valor de 0 o 1 (‘0’ es ‘sin cambio’; ‘1’ es ‘cambio’) cada vez que un organismo se reproduce. (Es vital recordar que un cambio de ‘0’ es un cambio; sin embargo, el mantenimiento de un estado implica alguna transformación de material y energía, un cambio de estado sistémico).

La evolución está ocupada cambiando todo todo el tiempo. Cambiando las formas de vida de las Archaea, procariotas y virus fundamentales a esas comunidades celulares complejas que se llaman a sí mismas homo sapiens . Una célula o tipo de célula a la vez. Los virus son excelentes vectores para cambiar un tipo de célula a la vez, agentes de cambio asombrosos y ampliamente subestimados. (También muy poco agradecido . Yo, por mi parte, quisiera agradecer a los virus por hacerme lo que soy hoy, principalmente no extinto como especie o como individuo).

La evolución en el negocio de cambiar todo el bioma terrestre puede ser indulgente por no dar un higo volador sobre la impaciencia de algunas entidades (que permanecerán sin nombre).

‘Genial’ alias: los cambios evolutivos ‘significativamente-importantes’ son ejercicios en un comportamiento imprudente conocido como ‘ presumir ‘ (muy parecido a ‘asumir’ en términos de lo que puede hacer de ‘u’ y ‘yo’). La primera ‘presunción’ es que ‘el estado
del bioma en este momento ‘es relevante para algún resultado, especialmente algún resultado final deseado .

La historia (no las tontas historias bíblicas casi míticas en el mejor de los casos, sino la historia registrada en el ADN y escrita en piedra fósil) deja en claro la locura de postular cualquier final evolutivo.

Esto es lo más cercano al postulado razonable de una predisposición evolutiva que yo arriesgaría: la evolución evidentemente es un vector hacia la diferenciación. Que los procesos evolutivos en todo el sistema de movimiento en la dirección opuesta que las condiciones como el cáncer hacen con la alteración de las células hacia la no diferenciación cancerosa . (Evolution experimentó con la proliferación metastásica durante aproximadamente mil millones de años en su carrera inicial, pero se ha diversificado desde entonces).

Llamar a la evolución biológica por selección natural un proceso incremental es un eufemismo. No ha habido ‘saltos’. Y no hay absolutamente ninguna señal de direccionalidad hacia la evolución por selección natural. Cero evidencia alguna.

Eso dijo:

Somos afortunados de vivir en el momento en que termina la tenencia de la selección natural como el único árbitro significativo del cambio ambiental.

La ‘evolución intencional’ está cobrando importancia en nuestro aquí y ahora.

Nosotros (un pequeño puñado de nuestras especies que actúan en nuestro nombre) somos capaces de alterar profundamente un genoma en una generación. Para influir en aún menos.

Por profundo quiero decir que podemos reorganizar la información genética para crear organismos no solo variantes en sus progenitores de la manera en que lo ha hecho la hibridación, sino que combinamos material de bacterias o animales en plantas para nuestro beneficio. La intención humana está suplantando rápidamente la indiferencia natural en la configuración de la evolución. Y la intención es suplantar la naturaleza no solo en lo que respecta a la biología, sino donde sea que entremos en contacto con la energía, el plasma y la materia.

Para la humanidad, la biología se está convirtiendo rápidamente en opcional.

Opcional en términos de qué componentes biológicos (comunidades internas de células microbianas a órganos y extremidades) que, como individuos, deseamos incluir en nuestra propia expresión de humanidad.

Y opcional en términos de cuánto de lo que somos es, de hecho, biológico en absoluto. Desde 2004, la interfaz entre la neurona y el microchip ha sido una realidad (gracias a los pioneros de la Universidad de Alberta, Calgary) y la inclusión sin problemas de prótesis electromecánicas (reemplazo o aumento) no es un ‘ si ‘ sino ‘ cuándo ‘.

Hasta la cúspide de este siglo, esas preguntas sobre “grandeza” y “saltos” carecían de sentido y carecían de sustancia. No se puede decir lo mismo de hoy.

Hoy, en 2015, los procesos evolutivos están bajo el control de nosotros, de la humanidad. Nuestra voluntad está por hacerse en el cielo y en la tierra. En las palabras del prólogo y epílogo de 2001 de Arthur C. Clark: Una odisea del espacio: “[The Star Child] esperó, reuniendo sus pensamientos y reflexionando sobre sus poderes aún no probados. Porque aunque él era el maestro del mundo, no era bastante seguro de qué hacer a continuación. Pero pensaría en algo.

Otros ya han mencionado algunos de estos, pero aquí vamos …

1. La fotosíntesis evoluciona.

2. La respiración aeróbica evoluciona.

3. Los eucariotas evolucionan: la organización celular evoluciona con la adición de orgánulos y un núcleo.

4. La reproducción sexual evoluciona: los organismos evolucionan y se reproducen mezclando sistemáticamente su material genético.

5. Los organismos multicelulares evolucionan.

6. Los organismos que incorporan “partes duras” evolucionan.

7. Decenas de miles de especies de trilobites (invertebrados) gobiernan la tierra (bueno, está bien, el océano de todos modos) durante casi 80 millones de años, desarrollando una miríada de estructuras oculares de invertebrados.

8. Las plantas, y luego los animales (invertebrados), evolucionan y pueden vivir fuera del agua (en otras palabras, en tierra).

9. Las mandíbulas de los vertebrados evolucionan en peces, y los tiburones se convierten en los reyes de los océanos, y aún gobiernan hasta el día de hoy, aunque en la era moderna las ballenas (mamíferos marinos) les dan una oportunidad por su dinero.

10. Los pulmones de los vertebrados evolucionan (peces con pulmones).

11. Las patas de los vertebrados evolucionan (vuelven a pescar), y ciertas especies de estos peces se adaptan más a vivir más fuera del agua (es decir, anfibios / tetrápodos terrestres).

12. Algunos de estos tetrápodos se adaptan a vivir predominantemente en tierra (es decir, reptiles). Algunos reptiles incluso desarrollan alas. (Por supuesto, tenga en cuenta que algunos invertebrados habían tenido alas durante mucho tiempo en este momento).

13. Los dinosaurios evolucionan y gobiernan la tierra en tierra por más de cien millones de años. Algunos dinosaurios (¿muchos? ¿La mayoría?) Desarrollan un metabolismo más alto. Algunos dinosaurios desarrollan un corazón de cuatro cámaras. Algunos dinosaurios desarrollan una cubierta de piel hacia abajo, que más tarde se convirtió en plumas y un corazón de cuatro cámaras. Algunos de estos dinosaurios emplumados aprenden a volar. Ocurre un cataclismo cósmico y elimina casi por completo todas las especies de dinosaurios del planeta, con solo unas pocas especies de pequeños dinosaurios con plumas que sobreviven. Estos sobrevivientes han persistido y prosperado hoy, los llamamos pájaros.

14. Antes del cataclismo cósmico, durante el reinado de los dinosaurios, algunas de las especies de reptiles habían desarrollado una cubierta de piel capilar, un metabolismo más elevado y un corazón de cuatro cámaras. Nacieron los mamíferos.

15. Los mamíferos desarrollan placentas.

16. Algunos mamíferos toman los árboles y desarrollan extremidades de agarre, visión binocular y cerebros proporcionalmente más grandes, y algunos de estos desarrollan grupos altamente sociales. Nacen los primates.

17. Algunos de estos primates se vuelven cerebros cada vez más grandes. Un par (?) De estas especies, en África, viven más en el suelo y se adaptan más al bipedalismo. Una especie en particular utiliza palos y piedras para aumentar los niveles de sofisticación durante cientos de miles de años. El cerebro de esta especie sigue creciendo. Esta especie tuvo tanto éxito que se extendió a muchas partes de la tierra, como la moderna Europa, China, India e Indonesia. Siguió evolucionando. Su cerebro sigue creciendo. Incluso descubrieron cómo usar el fuego.

18. Pero en el lugar de nacimiento africano de esta especie, algunos de ellos se ramificaron en una nueva especie con cerebros gigantes. El uso de palos y piedras ahora se convirtió en martillos, cuchillos, lanzas, incluso más sofisticadas que las herramientas de piedra hechas por sus primos que anteriormente se habían extendido por la tierra, y cazar y recolectar era un gran negocio. La joyería fue hecha y apreciada. Estos primates con cerebros gigantes se extendieron por la tierra, y todos los primos cercanos perecieron.

19. La gran mayoría de las especies que han evolucionado alguna vez se han extinguido. Los “fósiles vivos” son en realidad especies nuevas pero representativas de un mismo grupo más amplio, como el género, que se creía extinto hace muchos millones de años. Descubrimientos como estos son extremadamente raros.

20. Los primates con cerebros gigantes han comenzado a descubrir cómo hacer máquinas inteligentes, máquinas con cerebros electrónicos que utilizan sustratos no biológicos. Estos primates modificarán sus cerebros biológicos existentes al integrar sus nuevas herramientas en ellos, o sus herramientas serán independientemente inteligentes. O ambos. Pero la IA, por naturaleza, es muy superior y será el próximo gran paso en la evolución.

El mayor salto ocurrió hace 2 B años cuando una bacteria se tragó a otra dando lugar a eucariotas (cualquier forma de vida que no sean bacterias y virus) y la explosión de la vida tal como la conocemos. Lynn Margulis sufrió burlas y desprecios durante varias décadas por hipotetizar la endosimbiosis hasta el descubrimiento de las mitocondrias dentro de nuestras células y su conjunto distintivo de genes.
Para entender la vida, por qué tenemos dos sexos, el envejecimiento, la enfermedad, la salud … uno necesita convertirse en mitocondrial. Un buen lugar para comenzar son los últimos 3 libros de Nick Lane. Actualmente es un prof. de biología en la UCL, Univ. Colegio de Londres.

Para el mejor y el menos comprendido, iría con la abiogénesis hasta la evolución de la primera célula procariota. Debe haber habido algunos procesos evolutivos críticos y sorprendentes en el medio. Pero sucedió hace mucho tiempo y sin fósiles vivos ni fósiles fosilizados, es realmente difícil imaginar cómo eran esos pasos.