La descendencia común es un concepto de la biología evolutiva que se aplica cuando una especie es el ancestro de dos o más especies posteriores en el tiempo. Según la biología evolutiva moderna, todos los seres vivos podrían ser descendientes de un ancestro único comúnmente conocido como el 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 la que varias especies derivan de una única población ancestral. Cuanto más reciente sea la población ancestral que dos especies tienen en común, más estrechamente están relacionadas. El ancestro común más reciente de todos los organismos vivos actuales es el último ancestro universal, [3] que vivió hace unos 3.900 millones de años . [5] [6] Las dos primeras pruebas de vida en la Tierra son el grafito, que se ha descubierto que es biogénico en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia [7], y los fósiles de esteras microbianas encontrados en arenisca de 3.480 millones de años descubierta en Australia Occidental . [8] [9] Todos los organismos vivos actuales en la Tierra comparten una herencia genética común , aunque la sugerencia de una importante transferencia horizontal de genes durante la evolución temprana ha llevado a preguntas sobre la monofilia (ascendencia única) 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 El origen de las especies :
Hay grandeza en esta visión de la vida, con sus diversos poderes, habiendo sido originalmente insuflada en unas pocas formas o en una sola; y que, mientras este planeta ha seguido funcionando según la ley fija de la gravedad, a partir de un comienzo tan simple se han desarrollado y se siguen desarrollando infinitas formas, las más bellas y las más 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 progenitor común. [16]
En 1794, el abuelo de Charles Darwin, Erasmus Darwin, preguntó:
¿Sería demasiado atrevido imaginar que en el largo período de tiempo transcurrido desde que la Tierra comenzó a existir, quizás millones de siglos antes del comienzo de la historia de la humanidad, sería demasiado atrevido imaginar que todos los animales de sangre caliente han surgido de un filamento viviente, al que la gran Causa Primera dotó de animalidad, con el poder de adquirir nuevas partes acompañadas de nuevas propensiones, dirigidas por irritaciones, sensaciones, voliciones y asociaciones; y que, por lo tanto, posee la facultad de continuar mejorando por su propia actividad inherente y de transmitir esas mejoras por generación a su posteridad, mundo sin fin? [17]
Las opiniones de Charles Darwin sobre la descendencia común, expresadas 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 a 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 un único 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 conozcamos todos los variados medios de distribución durante el largo lapso de los años, o que sepamos lo imperfecto que es el registro geológico. Por graves que sean estas diversas dificultades, en mi opinión no derriban la teoría de la descendencia a partir de unas pocas formas creadas con modificaciones subsiguientes".
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 reconocidos logros duda de la teoría de la descendencia". [21]
En 2008, el biólogo T. Ryan Gregory señaló que:
Nunca se ha encontrado ninguna observación fiable 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 fiablemente establecidos y de importancia fundamental 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 , a través del efecto de enzimas proteicas y de ARN , luego traducida en 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] Se encuentran unas 23 proteínas en todos los organismos, que sirven como enzimas que llevan a cabo funciones básicas como la replicación del ADN. El hecho de que solo 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 lo tanto, en proteínas) es casi idéntico para todas las formas de vida conocidas, desde las bacterias y las arqueas hasta los animales y las plantas . Los biólogos generalmente consideran que la universalidad de este código es una prueba definitiva a favor de la descendencia común universal. [23]
La forma en que los codones (tripletes de ADN) se asignan a los aminoácidos parece estar muy optimizada. Richard Egel sostiene que, en particular, las cadenas laterales hidrófobas (no polares) están bien organizadas, lo que sugiere que estas permitieron a los primeros organismos crear péptidos con regiones que repelen el agua y que son 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 a la descendencia común universal. Dicha 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 descendencia común. En ciertos casos, hay varios codones (tripletes de ADN) que codifican de manera redundante para el mismo aminoácido. Dado que muchas especies usan el mismo codón en el mismo lugar para especificar un aminoácido que puede representarse por más de un codón, eso es evidencia de que comparten un ancestro común reciente. Si las secuencias de aminoácidos provinieran 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 impulsado ningún cambio en los codones, por mucho tiempo disponible. La deriva genética podría cambiar los codones, pero sería extremadamente improbable 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 los intrones y pseudogenes , brindan evidencia sólida de ascendencia común. [26]
Los biólogos a menudo [ cuantifican ] señalan la universalidad de muchos aspectos de la vida celular como evidencia de apoyo a la evidencia más convincente enumerada anteriormente. Estas similitudes incluyen el portador de energía trifosfato de adenosina (ATP) y el hecho de que todos los aminoácidos encontrados en las proteínas son levógiros . Sin embargo, es posible que estas similitudes resultaran debido a las leyes de la física y la química , en lugar de a través de una descendencia común universal, y por lo tanto resultaran en una evolución convergente. En contraste, existe evidencia de homología de las subunidades centrales de las ATPasas transmembrana en todos los organismos vivos, especialmente cómo los elementos giratorios están unidos a la membrana. Esto respalda la suposición de un LUCA como 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 prueba importante son los árboles filogenéticos detallados (es decir, los "árboles genealógicos" de las 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] , trazándolos a árboles filogenéticos, que dieron "un fuerte respaldo 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 proteínicas. 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 prueba sólida de una descendencia común subyacente real. [28]
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Theobald observó que durante la evolución temprana podría haberse producido una importante transferencia horizontal de genes . Hoy en día, las bacterias siguen siendo capaces de intercambiar genes entre linajes distantemente relacionados. Esto debilita el supuesto básico del análisis filogenético de que la similitud de genomas implica una ascendencia común, porque un intercambio suficiente de genes permitiría a los linajes compartir gran parte de su genoma independientemente de que 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 dado como resultado solo un conjunto de datos confusos en lugar de sistemas funcionales. Sin embargo, más tarde, muchos organismos derivados todos de un único ancestro podrían haber compartido fácilmente genes que funcionaran todos de la misma manera, y parece que así fue. [3]
Si los organismos primitivos hubieran sido impulsados por las mismas condiciones ambientales a desarrollar una bioquímica similar de manera convergente , podrían haber adquirido de manera independiente secuencias genéticas similares. La "prueba formal" de Theobald fue criticada por Takahiro Yonezawa y sus colegas [29] 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 la estructura filogenética y la mera similitud de secuencias. Por lo tanto, argumentó Theobald, sus resultados muestran que "las proteínas reales universalmente conservadas son homólogas ". [30] [31]
Se menciona la posibilidad, arriba, de que todos los organismos vivos puedan descender de un organismo unicelular original con un genoma de ADN , y que esto implica un origen único para la vida. Aunque tal ancestro común universal puede haber existido, es improbable 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 ADN descendió 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 independientes (los virus de ARN dependen de células huésped con genomas de ADN). Debido a que aparentemente el mundo de ARN ha desaparecido, no está claro cómo se podría aportar evidencia científica para determinar si hubo un único evento de origen de la vida del que descendió toda la vida.
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