La descendencia común es un concepto de biología evolutiva aplicable cuando una especie es el antepasado de dos o más especies posteriores. Según la biología evolutiva moderna, todos los seres vivos podrían ser descendientes de un ancestro único comúnmente denominado último ancestro común universal (LUCA) de toda la vida en la Tierra . [1] [2] [3] [4]
La descendencia común es un efecto de la especiación , en el que múltiples especies derivan de una única población ancestral. Cuanto más reciente es la población ancestral que tienen en común dos especies, más estrechamente relacionadas están. El ancestro común más reciente de todos los organismos vivos actualmente es el último ancestro universal, [3] que vivió hace unos 3.900 millones de años . [5] [6] Las dos primeras evidencias de vida en la Tierra son el grafito que se encontró que era biogénico en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia [7] y los fósiles de estera microbiana encontrados en rocas metasedimentarias de 3.480 millones de años. Arenisca descubierta en Australia Occidental . [8] [9] Todos los organismos vivos actualmente en la Tierra comparten una herencia genética común , aunque la sugerencia de una transferencia genética horizontal sustancial durante la evolución temprana ha llevado a preguntas sobre la monofilia (ancestro único) de la vida. [3] Se han identificado 6.331 grupos de genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un único ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico . [10] [11]
La descendencia común universal a través de un proceso evolutivo fue propuesta por primera vez por el naturalista británico Charles Darwin en la frase final de su libro de 1859 Sobre el origen de las especies :
Hay grandeza en esta visión de la vida, con sus diversos poderes, habiendo sido originalmente insuflados en unas pocas formas o en una sola; y que, mientras este planeta ha seguido su ciclo de acuerdo con la fija ley de la gravedad, desde un comienzo tan simple, han evolucionado y están evolucionando infinitas formas de las más bellas y maravillosas. [12]
La idea de que todos los seres vivos (incluidos los que la ciencia considera no vivos) están relacionados es un tema recurrente en muchas cosmovisiones indígenas de todo el mundo. [13] Más tarde, en la década de 1740, el matemático francés Pierre Louis Maupertuis llegó a la idea de que todos los organismos tenían un ancestro común y habían divergido a través de la variación aleatoria y la selección natural . [14] [15]
En 1790, el filósofo Immanuel Kant escribió en Kritik der Urteilskraft ( Crítica del juicio ) que la similitud [a] de las formas animales implica un tipo original común y, por tanto, un padre común. [dieciséis]
En 1794, el abuelo de Charles Darwin, Erasmus Darwin, preguntó:
[Sería] demasiado audaz imaginar que en el gran período de tiempo transcurrido desde que la Tierra comenzó a existir, tal vez millones de edades antes del comienzo de la historia de la humanidad, ¿sería demasiado audaz imaginar que todo el calor -los animales de sangre han surgido de un filamento viviente, al que la gran Primera Causa dotó de animalidad, con el poder de adquirir nuevas partes acompañadas de nuevas propensiones, dirigidas por irritaciones, sensaciones, voliciones y asociaciones; ¿Y poseer así la facultad de continuar mejorando mediante su propia actividad inherente, y de transmitir esas mejoras generación tras generación a su posteridad, en el mundo sin fin? [17]
Las opiniones de Charles Darwin sobre la descendencia común, tal como se expresan en El origen de las especies , eran que era probable que hubiera un solo progenitor para todas las formas de vida:
Por lo tanto, debo inferir de la analogía que probablemente todos los seres orgánicos que alguna vez han vivido en esta tierra han descendido de alguna forma primordial, en la que se insufló vida por primera vez. [18]
Pero precede esa observación diciendo: "La analogía me llevaría un paso más allá, es decir, a la creencia de que todos los animales y plantas descienden de algún prototipo. Pero la analogía puede ser una guía engañosa". Y en la edición posterior, [19] afirma más bien,
"No conocemos todas las posibles gradaciones de transición entre los órganos más simples y los más perfectos; no se puede pretender que conocemos todos los variados medios de distribución durante el largo lapso de años, o que sabemos cuán imperfecto es el Registro Geológico. Por graves que sean estas dificultades, a mi juicio no derriban la teoría de la descendencia a partir de unas pocas formas creadas con modificaciones posteriores".
La descendencia común fue ampliamente aceptada entre la comunidad científica después de la publicación de Darwin. [20] En 1907, Vernon Kellogg comentó que "prácticamente ningún naturalista de posición y logros reconocidos duda de la teoría de la descendencia". [21]
En 2008, el biólogo T. Ryan Gregory señaló que:
Nunca se ha encontrado ninguna observación confiable que contradiga la noción general de descendencia común. No debería sorprender, entonces, que la comunidad científica en general haya aceptado la descendencia evolutiva como una realidad histórica desde la época de Darwin y la considere uno de los hechos más confiablemente establecidos y fundamentalmente importantes de toda la ciencia. [22]
Todas las formas de vida conocidas se basan en la misma organización bioquímica fundamental: información genética codificada en ADN , transcrita en ARN , mediante el efecto de enzimas de proteínas y ARN , y luego traducida a proteínas por ribosomas (muy similares) , con ATP , NADPH. y otros como fuentes de energía. El análisis de pequeñas diferencias de secuencia en sustancias ampliamente compartidas, como el citocromo c, respalda aún más la descendencia común universal. [23] Unas 23 proteínas se encuentran en todos los organismos y sirven como enzimas que llevan a cabo funciones centrales como la replicación del ADN. El hecho de que sólo exista un conjunto de enzimas de este tipo es una prueba convincente de una ascendencia única. [3] [24] Se han identificado 6.331 genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un único ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico . [10] [11]
El código genético (la "tabla de traducción" según la cual la información del ADN se traduce en aminoácidos y, por tanto, en proteínas) es casi idéntico para todas las formas de vida conocidas, desde bacterias y arqueas hasta animales y plantas . Los biólogos generalmente consideran la universalidad de este código como una evidencia definitiva a favor de una descendencia común universal. [23]
La forma en que los codones (tripletes de ADN) se asignan a los aminoácidos parece estar fuertemente optimizada. Richard Egel sostiene que, en particular, las cadenas laterales hidrofóbicas (no polares) están bien organizadas, lo que sugiere que permitieron a los primeros organismos crear péptidos con regiones repelentes de agua capaces de soportar las reacciones esenciales de intercambio de electrones ( redox ) para la transferencia de energía. [25]
Las similitudes que no tienen relevancia adaptativa no pueden explicarse mediante la evolución convergente y, por lo tanto, brindan un apoyo convincente para la ascendencia común universal. Esta evidencia proviene de dos áreas: secuencias de aminoácidos y secuencias de ADN. Las proteínas con la misma estructura tridimensional no necesitan tener secuencias de aminoácidos idénticas; cualquier similitud irrelevante entre las secuencias es evidencia de una descendencia común. En determinados casos, existen varios codones (tripletes de ADN) que codifican de forma redundante el mismo aminoácido. Dado que muchas especies utilizan el mismo codón en el mismo lugar para especificar un aminoácido que puede ser representado por más de un codón, esto es evidencia de que comparten un ancestro común reciente. Si las secuencias de aminoácidos hubieran procedido de diferentes ancestros, habrían sido codificadas por cualquiera de los codones redundantes, y dado que los aminoácidos correctos ya habrían estado en su lugar, la selección natural no habría provocado ningún cambio en los codones, por mucho que hubieran existido. había tiempo disponible. La deriva genética podría cambiar los codones, pero sería extremadamente improbable lograr que todos los codones redundantes en una secuencia completa coincidan exactamente en múltiples linajes. De manera similar, las secuencias de nucleótidos compartidas, especialmente cuando son aparentemente neutrales, como la posición de intrones y pseudogenes , proporcionan una fuerte evidencia de ascendencia común. [26]
Los biólogos a menudo [ cuantifican ] señalan la universalidad de muchos aspectos de la vida celular como evidencia que respalda las evidencias más convincentes enumeradas anteriormente. Estas similitudes incluyen el portador de energía trifosfato de adenosina (ATP) y el hecho de que todos los aminoácidos que se encuentran en las proteínas son zurdos . Sin embargo, es posible que estas similitudes se debieran a las leyes de la física y la química (más que a una descendencia común universal) y, por lo tanto, dieran como resultado una evolución convergente. Por el contrario, existe evidencia de homología de las subunidades centrales de las ATPasas transmembrana en todos los organismos vivos, especialmente en la forma en que los elementos giratorios se unen a la membrana. Esto apoya la suposición de que LUCA es un organismo celular, aunque las membranas primordiales pueden haber sido semipermeables y evolucionar más tarde a las membranas de las bacterias modernas, y en un segundo camino también a las de las arqueas modernas. [27]
Otra evidencia importante proviene de árboles filogenéticos detallados (es decir, "árboles genealógicos" de especies) que trazan las divisiones propuestas y los ancestros comunes de todas las especies vivas. En 2010, Douglas L. Theobald publicó un análisis estadístico de los datos genéticos disponibles, [3] mapeándolos en árboles filogenéticos, que brindó "un fuerte apoyo cuantitativo, mediante una prueba formal, a la unidad de la vida". [4]
Tradicionalmente, estos árboles se han construido utilizando métodos morfológicos, como la apariencia, la embriología , etc. Recientemente, ha sido posible construir estos árboles utilizando datos moleculares, basados en similitudes y diferencias entre secuencias genéticas y proteicas. Todos estos métodos producen resultados esencialmente similares, aunque la mayor parte de la variación genética no tiene influencia sobre la morfología externa. El hecho de que los árboles filogenéticos basados en diferentes tipos de información concuerden entre sí es una fuerte evidencia de una descendencia común subyacente real. [28]
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Theobald señaló que podría haber ocurrido una transferencia genética horizontal sustancial durante la evolución temprana. Hoy en día, las bacterias siguen siendo capaces de intercambiar genes entre linajes emparentados lejanamente. Esto debilita la suposición básica del análisis filogenético, de que la similitud de los genomas implica una ascendencia común, porque un intercambio genético suficiente permitiría a los linajes compartir gran parte de su genoma, compartieran o no un ancestro (monofilia) . Esto ha llevado a preguntas sobre la ascendencia única de la vida. [3] Sin embargo, los biólogos consideran muy improbable que protoorganismos completamente no relacionados pudieran haber intercambiado genes, ya que sus diferentes mecanismos de codificación habrían resultado sólo en sistemas confusos en lugar de funcionales. Más tarde, sin embargo, muchos organismos derivados todos de un único ancestro fácilmente podrían haber compartido genes que funcionaran todos de la misma manera, y parece que así fue. [3]
Si los primeros organismos hubieran sido impulsados por las mismas condiciones ambientales a desarrollar una bioquímica similar de manera convergente , podrían haber adquirido de forma independiente secuencias genéticas similares. En consecuencia, Takahiro Yonezawa y sus colegas [29] criticaron la "prueba formal" de Theobald por no incluir la consideración de la convergencia. Argumentaron que la prueba de Theobald era insuficiente para distinguir entre las hipótesis en competencia. Theobald ha defendido su método contra esta afirmación, argumentando que sus pruebas distinguen entre estructura filogenética y mera similitud de secuencia. Por lo tanto, argumentó Theobald, sus resultados muestran que "las proteínas reales universalmente conservadas son homólogas ". [30] [31]
Se menciona, más arriba, la posibilidad de que todos los organismos vivos puedan descender de un organismo unicelular original con un genoma de ADN , y que esto implique un origen único para la vida. Aunque tal ancestro común universal pudo haber existido, es poco probable que una entidad tan compleja haya surgido espontáneamente de la no vida y, por lo tanto, una célula con un genoma de ADN no puede considerarse razonablemente como el origen de la vida. Para comprender el origen de la vida, se ha propuesto que la vida celular basada en el ADN desciende de moléculas de ARN precelulares autorreplicantes relativamente simples capaces de sufrir selección natural . Durante el curso de la evolución, este mundo de ARN fue reemplazado por el surgimiento evolutivo del mundo de ADN. Aparentemente ya no existe un mundo de genomas de ARN autorreplicantes de forma independiente (los virus de ARN dependen de células huésped con genomas de ADN). Dado que el mundo del ARN aparentemente ha desaparecido, no está claro cómo se podría aportar evidencia científica para determinar si hubo un único origen del acontecimiento vital del que descendió toda la vida.
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