Evolución paralela

La evolución paralela o paralelismo es el desarrollo similar de un rasgo en distintas especies que no están estrechamente relacionadas, pero comparten un rasgo original similar en respuesta a una presión evolutiva similar.

Evolución paralela vs. convergente

Dado un rasgo particular que ocurre en cada uno de los dos linajes que descienden de un ancestro específico, es posible en teoría definir estrictamente las tendencias evolutivas paralelas y convergentes, y distinguirlas claramente entre sí. Sin embargo, los criterios para definir la evolución convergente en oposición a la evolución paralela a menudo no están claros en la práctica, por lo que el diagnóstico arbitrario es común en algunos casos.

Cuando dos especies son similares en un carácter particular, la evolución se define como paralela si los ancestros compartieron esa similitud; si no lo hicieran, la evolución de ese carácter en esas especies se define como convergente. Sin embargo, esta distinción no es clara. Por un lado, las condiciones establecidas son en parte una cuestión de grado; todos los organismos comparten ancestros comunes más o menos recientes. En biología evolutiva, la cuestión de cuánto tiempo atrás buscar antepasados ​​similares, y cuán similares deben ser esos antepasados ​​para que uno considere que ha tenido lugar una evolución paralela, no siempre se puede resolver. En consecuencia, algunos científicos han argumentado que la evolución paralela y la evolución convergente son más o menos indistinguibles. Otros insisten en que, en la práctica, no deberíamos rehuir la zona gris porque quedan muchas distinciones importantes entre la evolución paralela y la convergente.

Cuando las formas ancestrales no están especificadas o son desconocidas, o el rango de rasgos considerados no está claramente especificado, la distinción entre evolución paralela y convergente se vuelve más subjetiva. Por ejemplo, Richard Dawkins en El relojero ciegodescribe la sorprendente similitud entre las formas placentaria y marsupial como resultado de una evolución convergente, porque los mamíferos en sus respectivos continentes ancestrales tenían una larga historia evolutiva antes de la extinción de los dinosaurios. Ese período de separación habría permitido la acumulación de muchas diferencias relevantes. Stephen Jay Gould difería; describió algunos de los mismos ejemplos que comenzaron a partir del ancestro común de todos los marsupiales y placentarios y, por lo tanto, equivalían a una evolución paralela. Y ciertamente, cada vez que las similitudes pueden describirse en concepto como si hubieran evolucionado a partir de un atributo común derivado de una sola línea ancestral remota, eso puede considerarse legítimamente como una evolución paralela.

Por el contrario, donde estructuras muy diferentes han sido cooptadas claramente a una forma y función similares, necesariamente se debe considerar la evolución como convergente. Por ejemplo, considere Mixotricha paradoxa, un microbio eucariótico que ha ensamblado un sistema de hileras de cilios aparentes y cuerpos basales que se asemejan mucho al sistema de los ciliados. Sin embargo, en la inspección resulta que en Mixotricha paradoxa, lo que parecen ser cilios en realidad son microorganismos simbiontes más pequeños; no hay cuestión de evolución paralela en tal caso. Una vez más, las colas de peces y ballenas orientadas de manera diferente se derivaron en tiempos muy diferentes de ancestros radicalmente diferentes y cualquier similitud en los descendientes resultantes debe, por lo tanto, haber evolucionado de manera convergente; cualquier caso en el que los linajes no evolucionen juntos al mismo tiempo en el mismo ecoespacio podría describirse como evolución convergente en algún momento.

La definición de un rasgo es crucial para decidir si un cambio se considera divergente, paralelo o convergente. Por ejemplo, la evolución del "pulgar" sesamoideo del panda gigante ciertamente no es paralela a la de los pulgares de los primates, particularmente de los homínidos, y también difiere morfológicamente de los pulgares de los primates, pero desde algunos puntos de vista podría considerarse como convergentes en función y apariencia.

Nuevamente, en la imagen de arriba, tenga en cuenta que dado que la serina y la treonina poseen estructuras similares con una cadena lateral de alcohol, el ejemplo marcado como "divergente" se denominaría "paralelo" si los aminoácidos se agruparan por similitud en lugar de considerarse individualmente. Como otro ejemplo, si los genes de dos especies se restringen independientemente a la misma región de los animales a través de la regulación por un determinado factor de transcripción, esto puede describirse como un caso de evolución paralela, pero el examen de la secuencia de ADN real probablemente mostrará solo divergencias. cambios en las posiciones de los pares de bases individuales, ya que se puede agregar un nuevo sitio de unión del factor de transcripción en una amplia gama de lugares dentro del gen con un efecto similar.

Una situación similar ocurre considerando la homología de estructuras morfológicas. Por ejemplo, muchos insectos poseen dos pares de alas voladoras. En los escarabajos, el primer par de alas se endurece en élitros, cubiertas de alas que desempeñan un papel mínimo en el vuelo, mientras que en las moscas el segundo par de alas se condensa en pequeños halterios que se utilizan para mantener el equilibrio. Si los dos pares de alas se consideran estructuras homólogas intercambiables, esto puede describirse como una reducción paralela en el número de alas, pero por lo demás, los dos cambios son cambios divergentes en un par de alas.

Similar a la evolución convergente, el relevo evolutivo describe cómo las especies independientes adquieren características similares a través de su evolución en ecosistemas similares, pero no al mismo tiempo, como las aletas dorsales de los tiburones, los cetáceos y los ictiosaurios.

Ejemplos

• La coloración que sirve como advertencia para los depredadores y para exhibiciones de apareamiento ha evolucionado en muchas especies diferentes.
• En el reino vegetal, los ejemplos más familiares de evolución paralela son las formas de las hojas, donde patrones muy similares han aparecido una y otra vez en géneros y familias separados.
• En Arabidopsis thaliana se ha sugerido que las poblaciones se adaptan al clima local a través de una evolución paralela
• En las mariposas, se encuentran muchas similitudes cercanas en los patrones de coloración de las alas, tanto dentro como entre familias.
• Los puercoespines del Viejo y el Nuevo Mundo compartieron un ancestro común, ambos desarrollaron estructuras de púas sorprendentemente similares; este es también un ejemplo de evolución convergente, ya que estructuras similares evolucionaron en erizos, equidnas y tenrecs.
• Algunos arcosaurios extintos desarrollaron una postura erguida y probablemente eran de sangre caliente. Estas dos características también se encuentran en la mayoría de los mamíferos. Los cocodrilos modernos tienen un corazón de cuatro cámaras y un crurotarsiano, siendo este último también una característica de los mamíferos terios.
• Los pterosaurios extintos y las aves desarrollaron alas y un pico distinto, pero no de un ancestro común reciente.
• La fertilización interna ha evolucionado de forma independiente en tiburones, algunos anfibios y amniotas.
• El patagium es una membrana carnosa que se encuentra en mamíferos deslizantes como los lémures voladores, las ardillas voladoras, los planeadores del azúcar y el extinto Volaticotherium. Todos estos mamíferos adquirieron el patagium de forma independiente.
• Los pirotherianos desarrollaron un plan corporal similar al de los proboscidios.
• El extinto ungulado litóptero sudamericano Thoatherium tenía patas que son difíciles de distinguir de las de los caballos.
• El ojo del pulpo tiene la misma estructura complicada que el ojo humano. Como resultado, a menudo se sustituye en los estudios del ojo cuando el uso de un ojo humano sería inapropiado. Como las dos especies divergieron en el momento en que los animales evolucionaron en vertebrados e invertebrados, esto es extraordinario.
• Ciertas especies de ranas arbóreas, ranas 'voladoras', tanto en las familias del Viejo Mundo como en las familias del Nuevo Mundo, han desarrollado la capacidad de vuelo deslizante. Tienen "manos y pies agrandados, membranas completas entre todos los dedos de las manos y los pies, colgajos laterales de piel en los brazos y las piernas, y peso reducido por longitud del hocico-respiradero".
• El hábito de la planta del árbol ha evolucionado por separado en clases de plantas no relacionadas.

Evolución paralela entre marsupiales y placentarios

Las dos ramas principales de los mamíferos, los placentarios y los marsupiales, proporcionan una serie de ejemplos de evolución paralela, que han seguido caminos evolutivos independientes tras la fragmentación de masas terrestres como Gondwanaland hace aproximadamente 100 millones de años. En América del Sur, marsupiales y placentarios compartían el ecosistema (antes del Gran Intercambio Americano); en Australia prevalecieron los marsupiales; y en el Viejo Mundo y América del Norte triunfaron los placentarios. Sin embargo, en todas estas localidades los mamíferos eran pequeños y ocupaban solo lugares limitados en el ecosistema hasta la extinción masiva de los dinosaurios hace sesenta y cinco millones de años. En ese momento, los mamíferos en las tres masas de tierra comenzaron a asumir una variedad mucho más amplia de formas y roles. Si bien algunas formas eran únicas para cada entorno, animales sorprendentemente similares a menudo han surgido en dos o tres de los continentes separados. Ejemplos de estos incluyen los gatos dientes de sable placentarios (Machairodontinae) y el marsupial dientes de sable sudamericano.(Thylacosmilus); el lobo de Tasmania y el lobo europeo; asimismo, topos marsupiales y placentarios, ardillas voladoras y (posiblemente) ratones.