¿Cómo explica la teoría de la evolución la metamorfosis de los insectos?

Estoy seguro de que hay un entomólogo con una respuesta real, pero compartiré mi comprensión de alto nivel.

En primer lugar, solo para aclarar algo, la evolución no encuentra la “mejor” respuesta a un problema dado. La selección natural favorece las mejores soluciones sobre las malas, pero no hay garantía de que no alcanzará un máximo de rendimiento local y se quedará atrapado sin ninguna forma de pasar del enfoque actual a uno radicalmente diferente y superior sin pasar por mucho de terreno medio no apto que conduce a la extinción. Por lo tanto, es completamente posible que un ser humano con habilidades sofisticadas para resolver problemas pueda encontrar un mejor enfoque para un problema que el que evolucionó.

Dicho esto, diría en términos generales que muchos cambios drásticos que ocurren en los ciclos de vida de plantas y animales terminan siendo métodos para coordinar una gran población. Todas las flores de cerezo vienen a principios de mayo porque no sirve de nada ser el solitario cerezo que florece en abril. Para muchos insectos, la forma alada es similar a la floración de las plantas, es una transformación que ayuda en el apareamiento, pero consume energía inútilmente durante el resto del ciclo de vida.

Entonces las cigarras, por ejemplo, no necesitan alas para vivir. De hecho, son un detrimento para la mayoría de sus vidas, cuando sobreviven enterrándose bajo tierra para alimentarse de las raíces de las plantas. Crecen alas solo cuando es necesario para el apareamiento, y al pasar por una metamorfosis controlada por factores externos, pueden coordinar su etapa de reproducción con el resto de la población, lo que aumenta las posibilidades de que encuentren una pareja o varias. En el caso de las cigarras específicamente, se cree que los largos ciclos de reproducción (hasta 17 años entre crías) eran una forma de esquivar a los depredadores que se aprovechan de ellos en su forma alada. Si una cría solo surge cada 17 años, las avispas no pueden contar con ellas como alimento y tienen que buscar otras presas.

La metamorfosis de los insectos no es el único tipo de metamorfosis que evolucionó en la tierra. Muchos linajes diferentes han desarrollado este patrón de formas cambiantes a lo largo de su ciclo de vida, cada uno a su manera. Eso solo nos dice que la evolución de la metamorfosis no es difícil en absoluto, pero de hecho es muy fácil.

Cuando lo piensas en términos generales, la metamorfosis es simplemente una variación de la embriogénesis regular. Cada animal comienza como una sola célula. Para pasar de una sola celda a CUALQUIER forma adulta REQUIERE la transformación a través de una serie de etapas. Los animales que pasan por la metamorfosis simplemente tienen algunos de esos estados intermedios de vida libre. Considere lo que hace una larva de insecto: come, crece y desarrolla los precursores de los sistemas de órganos adultos. Esto es EXACTAMENTE lo que hace un feto, excepto que obtiene sus nutrientes de un saco vitelino o de un progenitor directamente, mientras que una larva de insecto obtiene sus nutrientes al comer (a veces alimentados por adultos).

Incluso la disolución de los órganos larvarios y la recreación de los órganos adultos vistos en la etapa pupal es una característica compartida por todas las embiologías. Incluso en humanos, por ejemplo, tres sistemas renales completamente funcionales separados se desarrollan a su vez durante el desarrollo fetal, cada versión anterior se disuelve para ser reemplazada por la siguiente en secuencia en el momento apropiado. Lo que sucede en una pupa de insecto es solo una versión más extrema de esto, que involucra más sistemas de órganos y se comprime en un período de tiempo más corto.

Por lo tanto, para obtener un patrón metamórfico, todo lo que hay que hacer es cambiar el momento de los eventos embrionarios, para permitir que una parte de la secuencia del desarrollo sea de vida libre, lo que principalmente significaría acelerar el desarrollo de los órganos digestivos y locomotores embrionarios, mientras retrasa el desarrollo de cosas como el sistema reproductivo.

Y cambiar el momento de los eventos de desarrollo es algo que evoluciona todo el tiempo, rutinariamente, en cada linaje de animales, por lo que todo lo que realmente se necesita son los factores de selección correctos para favorecer un patrón de metamorfosis específicamente sobre otros patrones.

No es sorprendente que las formas larvarias de los insectos sean casi como gusanos. El hecho es que TODOS los animales simétricos bilateralmente tienen una etapa de gusano en su desarrollo embrionario. Todos los animales bilaterianos descienden de un ancestro común que era básicamente un gusano, por lo que todos los animales heredaron las instrucciones genéticas para una embriología que puede crear un cuerpo similar a un gusano a partir de ese ancestro común. Incluso el cuerpo del insecto adulto (o para el caso, el cuerpo de un humano) es esencialmente una elaboración muy modificada de un gusano segmentado y anexado, lo que hace que los cuerpos de los insectos larvales, ninfas y adultos no sean tan fundamentalmente diferentes como podría parecer ingenuamente solo por apariencias superficiales. .

El último miembro sobreviviente del clado basal del que descienden todos los artrópodos es el Gusano Terciopelo. Hay fósiles de la explosión cámbrica de antepasados ​​de artrópodos que parecen casi idénticos. Tenga en cuenta cuán similar es en apariencia a una oruga genérica.

El mecanismo de metamorfosis que usted describe es extremadamente eficiente para la supervivencia. Un embrión de insecto que puede eclosionar rápidamente y alimentarse hasta la madurez fuera del huevo es mucho más eficiente para la madre que crear los alimentos necesarios dentro de un huevo para alimentar al embrión hasta la madurez externa. En los mamíferos, la encapsulación placentaria interna post-huevo es extremadamente ineficiente, limitando drásticamente el número y la frecuencia de la descendencia.

Del mismo modo, la transición a través de la metamorfosis hacia una forma final no es más extrema que la metamorfosis humana que culmina en la menarquia. Tampoco es mayor que el arranque de la función básica en el cerebro humano, la evolución de la personalidad o esa odisea de diez años de maduración mental que culminó a finales de los años 20.

Los ciclos de vida de los insectos son tan breves, y su número tan vasto, que se llevan a cabo experimentos combinatorios masivos dentro de cada generación de mil millones de miembros, todos buscando un consumidor de recursos más eficiente y equilibrado.

Las mutaciones humanas se estiman a varias velocidades. Moran (1) nos da una tasa de mutación final de 103 mutaciones por generación: es decir, entre padres e hijos. La gran mayoría de estos, por supuesto, son (que sepamos) intrascendentes. En la naturaleza, cualquier pérdida de eficiencia o capacidad en la descendencia se trataría rápidamente. Sin embargo, la sociedad moderna tiene la tendencia posiblemente negativa de conservar mutaciones deficientes. Eso significa que la generación actual de menores de 20 años, que supongo que representaría una cuarta parte de la población mundial total, tiene algo más de 154 mil millones de alteraciones de pares de bases, intercambios programáticos, en los que difieren de sus padres.

Eso es 154 mil millones de ajustes en el genoma humano. Como cualquier desarrollador de software puede decirle, los resultados del cambio de programa más pequeño, cuando se repiten lo suficiente, son completamente impredecibles. Del mismo modo, el fenotipo resultante de cualquier modificación de un par de bases al genotipo humano es completamente impredecible. Y con tantos lanzamientos de dados por generación, estaría realmente sorprendido si algún esquema de maduración muy complejo pero más efectivo no está a la vista hoy.

(1) Estimación de la tasa de mutación humana: método directo

No comenzaste la vida casi de la misma forma en que naciste, es solo que el embrión en forma de gusano no era fácilmente visible.

El cuerpo de una oruga es muy adecuado para consumir un montón de materia vegetal, pero no es adecuado para la dispersión y la reproducción. Por lo tanto, una oruga “florece” en un reproductor alado porque es más eficaz para su etapa de vida.

Del mismo modo, el cuerpo principal de la mayoría de los hongos se encuentra en sus hifas, que permanecen en su mayoría ocultas, carcomiendo hasta el momento de la dispersión cuando produce el hongo visible para dispersar sus esporas.

Además, a pesar de que un niño de dos años tiene la misma forma general que el adulto, por un momento no pensaría que es capaz de una vida o reproducción independiente. Los próximos 14 años representan un cambio tremendo en la configuración interna del ser humano. Es solo que estamos demasiado familiarizados con la forma en que los humanos escenifican sus vidas y menos con los insectos.

Es una indicación del triste estado de Internet que una búsqueda obvia en Google arrojó más sitios creacionistas que dudan de la posibilidad de que se desarrolle una metamorfosis que los sitios científicos que lo explican.

Dicho esto, después de no buscar demasiado, encontré un artículo muy interesante en Scientific American: ¿Cómo evolucionó la metamorfosis de los insectos?

Ese artículo es interesante, aunque solo sea porque ilustra el proceso científico: los científicos han estado dando explicaciones durante siglos, y otros las han modificado o demolido. Estoy bastante seguro de que estos científicos del siglo XVII eran bastante religiosos, sin embargo, investigaron la naturaleza y se preguntaron cómo surgió todo.

Mi punto es: levantar las manos y decir “No veo forma de que esto haya evolucionado”, que es lo que hacen los creacionistas actuales, no es productivo. Si eres religioso, debes pensar que Dios te dio un cerebro por una razón, y rindes homenaje a la magnificencia de su creación al descubrir cómo funciona. Si no eres religioso, simplemente sigue tu propia curiosidad.

Sí, las probabilidades son inmensas, pero también lo son el número de generaciones y el número de insectos y el número de huevos por madre insecto. Y no tenía que suceder de una vez.

De acuerdo, los insectos han existido por alrededor de 400 millones de años. Las hormigas pueden reproducirse cada 4 semanas. Eso es alrededor de 5 mil millones de generaciones desde entonces hasta ahora. Hay alrededor de 10 ^ 15 hormigas en el mundo. Una hormiga puede poner 20 huevos al día. Multiplique esos números y tendrá 10 ^ 25 a 10 ^ 27 oportunidades de mutación. Si solo uno de cada millones de eclosiones da como resultado una mutación beneficiosa, eso sigue siendo cien millones de millones de mutaciones beneficiosas.

Muchos insectos no cambian. Nacen como adultos en miniatura. Entonces, aquellos que se transformaron evolucionaron de esa manera para aprovechar nichos ecológicos particulares.

Por ejemplo, si la cigarra mencionada anteriormente no se convirtió en un adulto alado, no podría extenderse sobre el paisaje de manera tan eficiente. Si observa las circunstancias y oportunidades particulares para cada etapa de la existencia de los insectos que cambian, verá cómo están optimizados para cada entorno frente a la necesidad de comer / crecer / evitar la depredación y la reproducción. De hecho, muchos de estos transformadores ni siquiera comen durante su fase “adulta”. Solo se reproducen y mueren.

La hipótesis de trabajo es que la metamorfosis reduce la competencia por los recursos entre adultos y estados juveniles.

http://www.scientificamerican.co …

Dado que la existencia de insectos metamorfoseantes está muy bien probada, la probabilidad de que la evolución pueda producir tales criaturas debe ser muy cercana a 1.

¿Qué problema representa la metamorfosis de los insectos para la teoría evolutiva?