Evolución en medios acuáticos

Autor : Juan David  Sanchez Alvarez 

la evolución a nivel fisiológico y biogeográfico, sobre peces, analizando caracteres particulares que les permitieron colonizar todos los ambientes acuáticos, comenzando por el dulceacuícola hasta llegar al marino, aclaro no es un trabajo sistemático que establezca relaciones filogenéticas de los peces, pero en cambio de ello los modelos de dispersión y de especiación serán analizados, para entender como las adaptaciones fisiológicas de los organismos fueron ligadas en algún momento de la historia a ellos. Teoría evolutiva y necesidades fisiológicas “uno de los problemas claves de en la teoría evolutiva es el de la adaptación a través de la selección natural…… puesto que el termino adaptación puede tener un significado ambiguo, puesto que se utiliza tanto para indicar el proceso de estarse adaptando, como para definir el proceso de adaptación final” (Fanjul, 1993) Con este postulado inicio, como necesitamos abarcar la evolución desde términos fisiológicos, debemos entender que la fisiología durante mucho tiempo fue una de las escuelas anti evolucionistas del principio del siglo xx, esto se debe a dos razones especialmente. ·la naturaleza de la fisiología como ciencia experimental, mientras que el evolucionismo de finales del siglo XIX se caracterizó por su naturaleza observacional de campo. ·Darwin entendió la evolución en términos de poblaciones, mientras que la fisiología la entendió en términos de individuos adoptando una lógica lamarckista en la cual el individuo se adapta a su entorno. Pero esto es algo, entendible, dado que la selección natural, nos dice que los cambios sobre las poblaciones son aleatorios, evitando hablar siempre de una adaptación al medio, en vez de eso se habla que los caracteres favorables adquiridos y heredados, siempre y cuando el medio externo lo permitiera. Evitándose utilizar la palabra adaptación. Para no tergiversar lo escrito por Darwin cito: “La selección natural obra exclusivamente mediante la conservación y acumulación de variaciones que sean provechosas en las condiciones orgánicas e inorgánicas a que cada ser viviente está sometido en todos los periodos de su vida. El resultado final es que todo ser tiende a perfeccionarse más y más en relación con las condiciones La selección natural obra exclusivamente mediante la conservación y acumulación de variaciones que sean provechosas en las condiciones orgánicas e inorgánicas a que cada ser viviente está sometido en todos los periodos de su vida. El resultado final es que todo ser tiende a perfeccionarse más y más en relación con las condiciones…” (Darwin, 1988)

En todo el enunciado evito pronunciar la palabra adaptación, y la función del medio en la selección natural no queda bien determinada o su análisis se hace complejo, cuando el solo posee las condiciones que favorecen o desfavorecen los caracteres adquiridos. Es de entenderse el problema de la fisiología con la selección natural cuando la aparición de fenómenos como la osmoregulacion, etológicos, proteicos, entre otros, solo toman sentido a través de una lógica adaptativa, pues como ya había mencionado antes, la fisiología trabaja con individuos “asumiendo que su funcionalidad, es una expresión de su adaptación”. Para poder realizar este trabajo tenemos que tomar una postura media ante estas dos escuelas, que hoy en día se complementan una a la otra, también ayudadas por la escuela genética mendeliana, que a mediados del siglo XX, disminuiría las discusiones entre el evolucionismo observacional y el experimental ( León Sánchez, 2000), entonces seguiremos tomando la evolución en términos de poblaciones pero hablaremos también del termino adaptaciones como no lo presento Fanjul en 1993 con su artículo “fisiología y evolución”. “se puede considerar como la mayor eficiencia fisiológica-ecológica, que llegan a alcanzar las poblaciones…la selección natural ha moldeado las diferentes maneras en las que pueden desarrollarse los animales y por lo tanto, las adaptaciones se pueden considerar atributos que favorecen la sobrevivencia y el éxito reproductivo de los individuos” (Fanjul, 1993) El medio y los organismos Como hablamos antes la adaptación es una de las consecuencias, con intención o sin intención de la teoría darwiniana del origen de las especies, Darwin siempre enfatizo en el medio ambiente, y como los organismos son parte esencial de ellos, y como estos tienden a colonizar la mayor cantidad de ambientes posibles…. a través de la selección natural. “... de la naturaleza de las variaciones que se han conservado o seleccionado -y esto depende de las condiciones físicas ambientales y, en un grado todavía mayor, de los organismos que rodean a cada ser y con los cuales entran en competencia.” (Darwin, 1988) Como el mismo Darwin lo dice, es un pilar más de su teoría de la selección natural, entonces podemos inferir algunos de los papeles del medio ambiente, para poder enfatizar luego en la evolución de los procesos fisiológicos en ecosistemas acuáticos. ·interviene en los mecanismos de aislamiento reproductor ·hace posible migraciones a través de puentes naturales “land bridges” ·influye en desarrollo fenotípico. ·crea nuevas necesidades que, a su vez, exigen el mayor uso o desuso de ciertas partes de los organismos. Estos cambios podían acabar siendo permanentes y heredables (León Sánchez, 2000)

De ahora en adelante seguiremos trabajando con medios acuáticos comenzando primero con ambientes dulceacuícolas hasta los marinos, enfatizando en adaptaciones fisiológicas y como estas influyen en la especiación o como ellas fueron influidas por estas o los medios de dispersión. Medios acuáticos Más del 70 % de la superficie de la Tierra está cubierto de agua, y de los aproximadamente 1.35 x 106 Km de agua del planeta, cerca del 97% está en los océanos y menos del 3% fuera de ellos: casi el 2% en hielos, el 0.6% en el subsuelo y menos del 0.1% en ríos, lagos y humedad atmosférica. La mineralización de los océanos depende de los procesos de interacción con la geósfera y la atmósfera, así como los procesos locales ligados con el ciclo del agua. En cambio los cuerpos de aguas continentales, dependen fuertemente de la naturaleza de la cuenca donde radican. (Pascual, 2012). Por estos y muchos datos es un poco más fácil entender por qué la vida se originó en el agua y no en la tierra, de esta forma empezamos a describir por qué y cómo se realizan los procesos fisiológicos que permitieron la vida en estos ecosistemas. ·medios diluidos: se puede decir que los ecosistemas acuáticos tiene la facilidad de proveer de iones con mayor facilidad dado que estos están diluidos en el agua, estos varían del ecosistema acuático del que hablemos, no va a ser lo mismo un ambiente dulceacuícola que no posee la misma sedimentación que el que tendrá un ecosistema marino, el ecosistema marino tiende a tener más iones cloro y sodio, mientras que el dulceacuícola iones calcio y carbonato (Pascual, 2012). ·homeostasis: se refiere al equilibrio fisiológico, que pueden mantener los organismos en ambientes en movimiento fluctuantes, esto está ligado como se menciona con características fisiológicas que favorecen la actividad biológica normal Medio acuáticos dulceacuícolas Para describir las necesidades fisiológicas de los organismos, en este caso peces, que llevan su ciclo vitales aguas dulceacuícolas, describiremos primero los problemas de vivir en aguas como estas, y posteriormente como los solucionan. La principal cualidad de los organismos dulceacuícolas es su concentración hiperosmotica con el medio, que se puede deber sus antepasados marinos, que tienen concentraciones isosmoticos o hiposmoticos, debidas a las altas concentraciones salinas en el exterior; aun así las concentraciones de sal en ríos o lagos son amplias 5UPS como valor máximo, esta adaptación puede traer problemas al organismos tales como: ·puede entrar agua a su cuerpo ·y por el mismo gradiente de concentración también puede perder sales Pero las adaptaciones fisiológicas que estos organismos adoptaron, combatieron estos problemas tales como: ·generan abundante y diluida orina ·los iones útiles se reabsorben en los micro túbulos del riñón ·las sales perdidas se reponen con el alimento ingerido ·las branquias realizan un transporte activo a través del epitelio, desde el medio líquido diluido al líquido intersticial y a la sangre. (Pascual, 2012) Los problemas del gradiente de concentración tal vez fue, el mecanismo mediante el cual la selección natural actuó sobre muchos individuos marinos que estaban demasiado expuestos a la alta competencia por el alimento en los océanos, y la posibilidad de colonizar un ecosistema donde las plantas ya habían colonizado antes era la oportunidad de incrementar sus posibilidades evolutivas. Además el paso a este ambiente también logro disminuir el trabajo fisiológico de los peces disminuyendo el gradiente de concentración y utilizando esta energía solo para el transporte activo a través de las branquias. A diferencia del equilibrio térmico del ambiente marino, el ambiente dulceacuícola está determinado muchas veces por la altitud y otras consideraciones que no dejan que la temperatura del agua sea constante, y como ya sabemos los peces son individuos poiquilotermos, entonces desarrollaron mecanismos para mantener evitar la congelación de sus fluidos ·algunos peces cuentan con proteínas nucleadoras, que así ellos estén en su punto de congelación, estas proteínas rompen cualquier enlace que tienda a formar cristales, en los fluidos del pez ·otros peces cuentan con proteínas crioprotectoras, que disminuyen el punto de congelación hasta -17°C ·otras estrategias también demuestran la importancia del comportamiento al momento de favorecer o no favorecer en la selección natural, algunos peces buscan profundidades extremas donde la temperatura no es tan baja como en la superficie, y sobreviven ahí hasta que acabe la época la misma especie realice una migración. Ambientes acuáticos estuarinos Las aguas de los estuarios se caracterizan por el súbito y frecuente cambio extensivo de salinidad, de temperatura, donde también es común la disminución del oxígeno disuelto. La supervivencia en tales condiciones depende de una respuesta rápida, versátil y el mantenimiento de un metabolismo “no estable”. Para poder explicar las implicaciones fisiológicas que conllevan tener una vida estuarina, voy a explicar un modo de vida no completamente estuarino, pero que lleva a varias especies de peces a

llevar partes de su vida en el agua marina y otra en las dulceacuícolas, lógicamente también pasando por estas aguas estuarinas. Esta condición es llamada Diadromia y existen tres tipos de estas según Juan Felipe Blanco en el 2009: ·anadromia: peces que nacen en el rio, después derivan por este hasta llegar al mar, donde permanecen hasta llegar a la adultez, luego retornan al rio para reproducirse ·Catadromia: nace y se desarrolla en el mar, pero se desplaza a ríos y estuarios para convertirse en adulto, posteriormente retorna al mar para reproducirse ·anfidromia: nacen en el rio y derivan hacia el mar, sin embargo regresan a los estuarios y suben por los ríos como juveniles, pero esta migración es lenta y puede tomarles toda la vida Estas condiciones nos pueden dar explicación a procesos de especiación hacia los ríos, dando más evidencia a los océanos como centros de origen y a los ríos y océanos como centros de acumulación (Rocha, 2008), otra vez se demuestra como los comportamientos etológicos son influenciados por la selección natural. Como comenzamos hablando de los estuarios, un organismo que pueda vivir en el o desarrollar etapas de su vida en el necesitan tener fisiologías plásticas, con capacidades de cambiar constantemente en cuanto el medio lo requiere, por ello la evidencia solo demuestra que a los grandes cambios del agua estuarina, los individuos que la habitan tienen que tener la capacidad para movilizarse ya sea a gua dulces o marinas, esto lo hacen cambiando su condición osmótica y generalmente teniendo orinas hipotónica. Medios acuáticos marinos “El océano es reconocido como el sistema termorregulador del planeta y componente medular de los ciclos biogeoquímicos. En términos generales se considera un medio uniforme, por la constancia de sus iones principales, el amortiguamiento térmico y del pH, los cuales están relacionados con las características fisicoquímicas del compuesto principal de los mares, el agua” (Pascual, 2012) Las características principales de los individuos marinos es su cualidad hiposmoticas con el medio aunque algunos también pueden ser isosmoticos llegando a tener gran ahorro de energía con esta condición pero siendo más sensibles a diversos cambios bien no generados por la temperatura pero si tal vez por la contaminación. Las especializaciones más evidentes en organismos marinos son las hormonales, teniendo cualidades muy singulares, en el comportamiento de sus larvas o el tiempo que duran antes de madurar, siendo de vital importancia, el gasto energético que se tiene al momento en que la selección natural beneficie tener una gran cantidad de larvas o, tener pocos huevos pero larga vida pelágica, o tener huevos sin vida pelágica que emerjan como juveniles…. estos y más mecanismos se evidencian en organismos acuáticos en los cuales la vida planctónica es un gran desafío. (Rocha, 2008)

 BIBLIOGRAFIA ·Darwin. C. R. 1988. El origen de las especies. Madrid, Espasa Calpe. ·León .S.A.2000.problemas de la evolución I, las ideas transformistas ante Darwin.edit Departamento de Antropología, Lógica y Filosofía de la Ciencia ·León .S.A.2000.problemas de la evolución II, El Darwinismo. edit. Departamento de Antropología, Lógica y Filosofía de la Ciencia ·León .S.A.2000.problemas de la evolución III, Teoría Sintética. edit. Departamento de Antropología, Lógica y Filosofía de la Ciencia ·Shaney.s, Benton.M.2007 Recovery from the most profound mass extinction of all time, publicado en proceedings of the royal society. ref: doi:10.1098/rspb.2007.1370 ·Shaney.S, Wilson.M.2001 extrinsic labyrinth infillings imply open endolymphatic ducts in lower Devonian osteostracans, acanthodians, and putative chondrichthyans, publicado en Journal of Vertebrate Paleontology.ref: 21(4):660–669, December 2001 ·Pascual.J.C, 2012. Adaptaciones fisiológicas de los animales acuáticos (principalmente los Peces y crustáceos) frente a los estresores físicos, químicos, geológicos y biológicos en sistemas marinos y dulceacuícolas. Sin revista ni referencia, Ensayo del examen pre doctoral de Cristina Pascual Jiménez ·Rocha.A.L, Rocha.R.C, Robertson.D.R, Bowen.W.B.2008. Comparative phylogeography of Atlantic reef fishes indicates both origin and accumulation of diversity in the Caribbean, publicado EN BMC Evolutionary Biology,Ref: 2008, 8:157 doi:10.1186/1471-2148-8-157 ·Fanjul.M.L, Gonsebatt.M.E.1993 Fisiología y Evolución, Publicado en ciencias UNAM, Ref. no°29 enero 1993 ·Blanco.J.F. 2009 Darwin y la paradoja de las islas vacías, publicado en acta biológica colombiana, Ref: Acta biol. Colomb., Vol. 14 S, 2009 269 – 282 ·Castro.D.E.S. 1991 la evolución química y el surgimiento de la vida sobre la tierra, Publicado en revista de química. Ref: Vol. V. Nº l. Junio de 1991