Evolución cuántica

La evolución cuántica es un componente de la teoría de la evolución de varios tiempos 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. Estas diferentes tasas de cambio evolutivo fueron designadas por Simpson como braditélicas (tempo lento), horotélicas (tempo medio) y taquitélicas (tempo rápido).

La evolución cuántica difería de estos estilos de cambio en que implicó un cambio drástico en las zonas de adaptación de ciertas clases de animales. La palabra "cuántico" por lo tanto, 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. Aunque la evolución cuántica puede ocurrir en cualquier nivel taxonómico, juega un papel mucho más importante en "las unidades taxonómicas de origen de rango relativamente alto, como familias, órdenes y clases".

Evolución cuántica en plantas

El uso de la frase "evolución cuántica" en las plantas aparentemente fue articulado por primera vez por Verne Grant en 1963 (págs. 458-459). Citó un artículo anterior de 1958 de Harlan Lewis y Peter H. Raven, en el que Grant afirmó que Lewis y Raven dieron un "paralelo" definición de evolución cuántica tal como la define 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 conducente a una extensa rotura cromosoma. Se sugiere un modo de origen similar por reorganización rápida de los cromosomas para la derivación de otras especies de Clarkia. En todos estos ejemplos las poblaciones derivadas crecen adyacentes a la especie paterna, que se asemejan estrechamente a la morfología, pero de la que están aisladas reproductivamente 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 repetición 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. La reorganización de los genomas puede, sin embargo, establecer el escenario para la evolución posterior a lo largo de un curso muy diferente del de las poblaciones ancestrales

Harlan Lewis perfeccionó este concepto en un artículo de 1962 en el que 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 consanguinidad que condujo a reordenamientos cromosómicos ocurrieron en pequeñas poblaciones que estaban sujetas a sequías severas.

Leslie D. Gottlieb en su resumen de 2003 sobre el tema en las plantas declaró

podemos definir la especulación cuántica como el brote de una nueva y muy diferente especie hija de una población periférica semi-isolada de las especies ancestrales en un organismo interfertilizante... en comparación con la especulación geográfica, que es un proceso gradual y conservador, la especulación 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, según la definición de Grant, y de hecho, Gottlieb afirmó que requerir una selección disruptiva era "innecesariamente restrictivo" en la identificación de casos de especiación simpátrica. En este artículo de 2003, Gottlieb resumió instancias de evolución cuántica en las especies de plantas Clarkia, Layia y Stephanomeria.

Mecanismos

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 las pequeñas poblaciones, que estaban aisladas y limitadas del flujo de genes, se obsesionaran con combinaciones de genes inusuales. Esta "fase de inadaptación" (causado por la deriva genética) conduciría entonces (por selección natural) a una población de demos de un pico adaptativo estable a otro en el panorama de aptitud adaptativa. Sin embargo, en su Características principales de la evolución (1953), Simpson escribió que este mecanismo aún era controvertido:

"Si la adaptación prospectiva como preludio a la evolución cuántica surge de forma adaptativa o inadaptiva. Se concluyó arriba que generalmente surge de forma adaptativa... Por lo tanto, el papel preciso de la deriva genética en este proceso es en gran medida especulativo en la actualidad. Puede tener una parte esencial o ninguna. Ciertamente no está involucrado en todos los casos de evolución cuántica, pero hay una fuerte posibilidad de que a menudo está involucrado. Si está involucrado, es un mecanismo iniciador. La derivación sólo rara vez, y sólo para categorías inferiores, han completado la transición a una nueva zona de adaptación".

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 prevaleció sobre el pluralismo de mecanismos común en la década de 1930 y 40

Simpson consideró la evolución cuántica como su mayor logro, siendo "quizás el resultado más importante de [mi] investigación, pero también el más controvertido e hipotético".