La evolución cuántica es un componente de la teoría de la evolución multitempo de George Gaylord Simpson , propuesta para explicar la rápida aparición de grupos taxonómicos superiores en el registro fósil . Según Simpson, las tasas evolutivas difieren de un grupo a otro e incluso entre linajes estrechamente relacionados. Simpson denominó estas diferentes tasas de cambio evolutivo como bradítélicas (ritmo lento), horotélicas (ritmo medio) y taquítélicas (ritmo rápido).
La evolución cuántica se diferencia de estos estilos de cambio en que implica un cambio drástico en las zonas adaptativas de ciertas clases de animales. Por lo tanto, la palabra " cuántica " se refiere a una "reacción de todo o nada", donde las formas de transición son particularmente inestables y, por lo tanto, perecen rápida y completamente. [1] Aunque la evolución cuántica puede ocurrir en cualquier nivel taxonómico, [2] juega un papel mucho más importante en "las unidades taxonómicas de origen de rango relativamente alto, como familias , órdenes y clases ". [3]
El uso de la frase "evolución cuántica" en plantas fue aparentemente articulado por primera vez por Verne Grant en 1963 (pp. 458-459). [4] Citó un artículo anterior de 1958 de Harlan Lewis y Peter H. Raven , [5] en el que Grant afirmó que Lewis y Raven dieron una definición "paralela" de la evolución cuántica según la definió Simpson. Lewis y Raven postularon que las especies del género Clarkia tenían un modo de especiación que resultó
...como consecuencia de una rápida reorganización de los cromosomas debido a la presencia, en algún momento, de un genotipo propicio para una extensa rotura cromosómica. Se sugiere un modo similar de origen por rápida reorganización de los cromosomas para la derivación de otras especies de Clarkia . En todos estos ejemplos, las poblaciones derivadas crecen adyacentes a las especies parentales, a las que se parecen mucho en morfología, pero de las que están reproductivamente aisladas debido a múltiples diferencias estructurales en sus cromosomas. La relación espacial de cada especie parental y su derivado sugiere que la diferenciación ha sido reciente. La ocurrencia repetida del mismo patrón de diferenciación en Clarkia sugiere que una rápida reorganización de los cromosomas ha sido un modo importante de evolución en el género. Esta rápida reorganización de los cromosomas es comparable a las mutaciones sistémicas propuestas por Goldschmidt como un mecanismo de macroevolución . En Clarkia , no hemos observado cambios marcados en la fisiología y el patrón de desarrollo que podrían describirse como macroevolución. Sin embargo, la reorganización de los genomas puede preparar el terreno para una evolución posterior que siga un curso muy diferente al de las poblaciones ancestrales [5].
Harlan Lewis refinó este concepto en un artículo de 1962 [6] donde acuñó el término "especiación catastrófica" para describir este modo de especiación, ya que teorizó que las reducciones en el tamaño de la población y la consiguiente endogamia que llevaron a reordenamientos cromosómicos ocurrieron en poblaciones pequeñas que estaban sujetas a sequías severas.
Leslie D. Gottlieb en su resumen de 2003 sobre el tema en plantas afirmó [7]
Podemos definir la especiación cuántica como la aparición de una especie hija nueva y muy diferente a partir de una población periférica semiaislada de la especie ancestral en un organismo con fertilización cruzada... en comparación con la especiación geográfica, que es un proceso gradual y conservador, la especiación cuántica es rápida y radical en sus efectos fenotípicos o genotípicos o ambos.
Gottlieb no creía que la especiación simpátrica requiriera una selección disruptiva para formar una barrera de aislamiento reproductivo, como lo definió Grant, y de hecho Gottlieb afirmó que requerir una selección disruptiva era "innecesariamente restrictivo" [8] a la hora de identificar casos de especiación simpátrica. En este artículo de 2003, Gottlieb resumió ejemplos de evolución cuántica en las especies de plantas Clarkia , Layia y Stephanomeria .
Según Simpson (1944), la evolución cuántica fue el resultado del modelo de deriva genética aleatoria de Sewall Wright . Simpson creía que las principales transiciones evolutivas surgirían cuando poblaciones pequeñas, que estaban aisladas y limitadas por el flujo genético , se fijaran en combinaciones genéticas inusuales. Esta "fase inadaptativa" (causada por la deriva genética) conduciría entonces (por selección natural) a una población de deme de un pico adaptativo estable a otro en el panorama de aptitud adaptativa . Sin embargo, en su libro Características principales de la evolución (1953), Simpson escribió que este mecanismo todavía era controvertido:
"Si la adaptación prospectiva como preludio a la evolución cuántica surge de manera adaptativa o inadaptativa. Se concluyó anteriormente que generalmente surge de manera adaptativa... El papel preciso de, por ejemplo, la deriva genética en este proceso es, por lo tanto, en gran medida especulativo en la actualidad. Puede tener un papel esencial o ninguno. Seguramente no está involucrada en todos los casos de evolución cuántica, pero hay una fuerte posibilidad de que esté involucrada a menudo. Si está involucrada, es un mecanismo iniciador. La deriva solo en raras ocasiones, y solo para categorías inferiores, puede haber completado la transición a una nueva zona adaptativa". [9]
Esta preferencia por las fuerzas adaptativas sobre las inadaptativas llevó a Stephen Jay Gould a llamar la atención sobre el "endurecimiento de la síntesis moderna", una tendencia en la década de 1950 donde el adaptacionismo tomó precedencia sobre el pluralismo de mecanismos común en las décadas de 1930 y 1940. [10]
Simpson consideraba que la evolución cuántica era su mayor logro, siendo "quizás el resultado más importante de [mi] investigación, pero también el más controvertido e hipotético". [3]