A favor de la evolución existe toda una serie de argumentaciones, además de las puramente paleontológicas, que demuestran la lenta y gradual transformación de las especies para lograr una mejor adaptación a las condiciones del medio ambiente.
La anatomía comparada, parte de la biología que estudia los niveles de organización de los distintos organismos animales, demuestra por ejemplo que al repasar las características de todos los individuos pertenecientes a un mismo tipo sistemático, se encuentran semejanzas en la estructura y en el nivel de desarrollo de los organismos homólogos, caracteres en los que es posible reconocer una organización común explicable por la descendencia del grupo de especies de un antepasado común. Este es el caso de la organización del típico miembro pentadáctilo (con cinco dedos) de los vertebrados, presente tanto en las aletas del delfín como en las alas de las aves y murciélagos, con notables modificaciones que están en relación con las diversas funciones a desarrollar.
Gracias a ello ha sido posible dar una explicación a la presencia de determinados órganos rudimentarios que carecen de valor para el organismo que los posee; a través del estudio de formas afines ha sido posible aclarar que tales órganos residuales son homólogos de otros perfectamente desarrollados y funcionales que se encuentran en diversos representantes de la misma agrupación sistemática.
También la embriología muestra notables semejanzas estructurales entre los embriones pertenecientes a especies sumamente distintas una vez alcanzado el pleno desarrollo. En efecto, es bastante difícil distinguir los embriones pertenecientes a las distintas clases de vertebrados, por ejemplo, entre un tiburón, un pollo o un hombre. La forma general, la cabeza provista de los ojos, el hocico y las orejas, las extremidades, el corazón y la cola presentan notables semejanzas.
Las bolsas branquiales (que en el caso de los peces son el origen de las branquias) aparecen en el desarrollo embrionario de todos los vertebrados, incluido el hombre, lo que lleva a establecer hipótesis acerca de la descendencia de las distintas formas en las que estos órganos eran funcionales.
En la actualidad, son particularmente significativas las denominadas pruebas inmunológicas, que permiten poner de manifiesto la existencia de lazos evolutivos entre especies masomenos alejadas desde el punto de vista taxonómico. Si la sangre de un animal perteneciente a la especie A se inyecta a otro perteneciente a la especie B, la sangre de esta ultima adquiere la capacidad de precipitar la sangre de las especies afines a A, pero en un grado que depende del mayor o menor grado de parentesco filogenético que se establezca. Por tanto, el grado de precipitación coincide con el grado de afinidad manifestado a través de los estudios anatómicos.
Otra serie de pruebas de gran importancia son aportadas por el estudio de la distribución geográfica de las plantas y de los animales, ya que se han comprobado que los organismos que ocupan las regiones continentales septentrionales no muestran entre si grandes diferencias.
En cambio, en el caso delos organismos pertenecientes a continentes que a lo largo de la historia del planeta han permanecido en gran medida aislados, se han conservado especies de características muy particulares (este es el caso de la fauna característica de Australia, puesto que se trata de un continente que ha tenido escasa relaciones con el resto del planeta, salvo en épocas muy recientes).
Conviene recordar que las mas acreditadas interpretaciones genéticas hacen pensar que los caracteres biológicos se transmiten de los progenitores a los descendientes a través de los cromosomas de las células germinales, y que a cada gen , localizado en tales cromosomas, le corresponde la determinación de uno o varios caracteres; y puesto que los genes pueden experimentar mutaciones que aportan al patrimonio hereditario variaciones estables y transmisibles a los hijos, también ,los mecanismos básicos del fenómeno evolutivo pueden ser enunciados en clave genética como la capacidad de transmitir a las generaciones sucesivas, por parte de una pareja de individuos progenitores, una serie de caracteres que pueden modificarse por efecto de las mutaciones.
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