¿Cómo puede la selección natural causar diversidad y complejidad?

Básicamente, “simple pero muy eficiente” es contradictorio, porque hay una gran cantidad de nichos ecológicos. La especie que es muy, muy eficiente para un nicho solo será muy eficiente para el nicho vecino, solo eficiente para el siguiente, y así sucesivamente. Eso significa que hay una ventaja de aptitud para que el primer linaje se adapte un poco más a cada nicho. Y debido a que los híbridos entre cada linaje estarán menos en forma que cualquiera de los linajes bien adaptados, también hay una ventaja de aptitud para los linajes que prefieren aparearse dentro de sí mismos; y de allí la especiación, la diversidad y la complejidad.

Los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos son buenas ilustraciones de cómo pequeños cambios en el plan corporal pueden conducir a grandes cambios en el uso del nicho. El pinzón genérico parece ser “simple pero eficiente”, y en los buenos tiempos varias especies pueden compartir la misma amplia gama de tipos de semillas. Pero en tiempos de sequía, la especialización se establece a medida que la comida se vuelve más escasa, y luego cambios bastante pequeños en la forma y el tamaño del pico cambian notablemente las semillas que cada individuo puede comer, y conduce a marcadas diferencias de supervivencia.

Actualice para agregar otro ejemplo experimental:

Un gran ejemplo de un ecosistema aislado podría ser el Proyecto de evolución experimental a largo plazo E. coli de Richard Lenski. En este experimento, una sola cepa pura de E. coli se cultivó en un entorno esencialmente inmutable (mantenido al pasar repetidamente las bacterias en el mismo medio) durante muchas décadas. Con el tiempo, surgieron muchas cepas diferentes de estos cultivos inicialmente puros, y al menos en algunos casos la cepa inicialmente pura se diversificó rápidamente en un ecosistema estable de varias cepas diferentes:

En la población Ara – 2, dos linajes, S y L, divergieron por 6500 generaciones y coexisten posteriormente. Su convivencia implica la construcción de nichos a través de la alimentación cruzada; el ecotipo L crece más rápido en glucosa pero secreta subproductos que S puede explotar mejor, generando una selección negativa dependiente de la frecuencia. … Ocurren interacciones más sutiles dependientes de la frecuencia en algunas otras poblaciones replicadas, y una generó un polimorfismo ecotípico después de desarrollar la capacidad de usar citrato, un recurso suministrado de manera exógena… En resumen, mostramos que tres mutaciones, con efectos complejos epistáticos y dependientes de la frecuencia , son suficientes para establecer un socio en una interacción ecológica fuerte y persistente.

–Plucain, J., T. Hindré, M. Le Gac, O. Tenaillon, S. Cruveiller, C. Médigue, N. Leiby, WR Harcombe, CJ Marx, RE Lenski, D. Schneider. 2014. Epistasis y especificidad de alelo en la aparición de un polimorfismo estable en Escherichia coli . Science 343 : 1366-1369. (Enlace)

La selección natural por sí sola no causa diversidad y complejidad. La selección natural no es análoga a una fuerza. Por lo tanto, no puede causar eventos. Es más como un filtro que evita que las personas no aptas transmitan sus genes a las nuevas generaciones.

Una combinación de limitación de espacio y energía, es decir, ecología, impone restricciones a la evolución de las formas de vida de tal manera que se promueve la diversidad. Diversas formas de vida pueden ocupar diversos nichos, reduciendo así su superposición ecológica y competencia.

Tenga en cuenta que este punto es diferente del hecho en una respuesta anterior de Ian York. La diversidad de nicho no está causando diversidad en la vida. Solo está permitiendo que la competencia “se extienda” de unos pocos nichos inicialmente ocupados a un conjunto más diverso. En un comentario sobre la misma respuesta se le preguntó:

“¿Significaría que en un planeta hipotético donde no hay absolutamente ninguna variación en el medio ambiente, temporal o espacialmente, la selección natural eventualmente conduciría a la evolución de una sola especie (diversidad cero)?”

En un planeta así, pueden evolucionar diversas formas de vida porque un entorno constante no significa ausencia de diversidad de nicho. Solo si un tipo de nicho está presente en un planeta tan hipotético se puede especular con cierta certeza de que la Evolución podría producir solo un pequeño número de formas de vida.

Una cosa muy importante para aprender sobre la selección natural es que no comenzó con una noción preconcebida de un resultado final. A la selección natural no podría importarle menos la diversidad y la complejidad. Está motivado principalmente por un deseo sin fin, de no morir o perecer.
Todos los animales y plantas que se han extinguido también fueron resultado de la diversidad natural solamente y fueron las soluciones más óptimas para el problema en cuestión. Pero, luego apareció un asteroide o una erupción volcánica gigante o algo que cambió toda la ecuación y las soluciones óptimas de antaño resultaron inútiles.

De hecho, la vida en la tierra no era tan diversa hace 600 millones de años. Entonces, sucedió algo, que los científicos conocen como La explosión cámbrica . En unos pocos millones de años (un pequeño período de tiempo geológico) la vida en la tierra explotó y se diversificó y se acercó bastante a lo que es ahora.

La razón principal por la que vemos tanta diversidad es que el planeta en el que vivimos es igualmente diverso, no solo, a medida que nos movemos de un lugar a otro, sino también a medida que nos movemos de un período de tiempo a otro. Y diversos lugares o nichos plantean diferentes problemas que dan lugar a diseños óptimos únicos.

En cuanto a la complejidad, no creo que sea tan importante. Incluso hoy, las 10 formas de vida más exitosas en la tierra (según cualquier criterio) probablemente serían primitivas, no tan complejas y podrían ser microscópicas. Es solo que, la vida ha existido durante tanto tiempo que todos los errores y todos los logros han seguido aumentando.

Sé que me he alejado del tema en algunos lugares, pero espero haber podido ubicarte en el camino correcto. La evolución de la vida en la tierra es un tema verdaderamente fascinante. Te sugiero que leas Cosmos de Carl Segan para tener una idea de la evolución de la vida.

Lo hizo, inicialmente. La evolución dio lugar a especies simples pero muy eficientes en todo el mundo. Pero entonces esas especies dieron lugar a algunas especies más pero pocas eficientes, y así sucesivamente.

Por supuesto, esta es una versión muy simplificada de lo que realmente sucede. Tienes que entender que la evolución no es un mecanismo de producción de vida orientado a objetivos. Es el resultado de algunas mutaciones aleatorias que pueden ocurrir en un individuo durante la reproducción.

La variación resulta de los procesos biológicos centrales conservados que son comunes entre las formas de vida que se usan en nuevas combinaciones y en diferentes partes de sus rangos adaptativos.

La selección natural es el mecanismo por el cual se preservan las variaciones exitosas que resultan en la diversidad de la vida.