Innovación clave
En biología evolutiva , una innovación clave , también conocida como avance adaptativo o adaptación clave , es un rasgo fenotípico novedoso que permite la posterior radiación y el éxito de un grupo taxonómico. Por lo general, aportan nuevas capacidades que permiten a los taxones diversificarse rápidamente e invadir nichos que antes no estaban disponibles. El fenómeno ayuda a explicar cómo algunos taxones son mucho más diversos y tienen muchas más especies que sus taxones hermanos . El término fue utilizado por primera vez en 1949 por Alden H. Miller, quien lo definió como "ajustes clave en el mecanismo morfológico y fisiológico que son esenciales para el origen de nuevos grupos principales", [1] aunque una definición contemporánea más amplia sostiene que "una innovación clave es un cambio evolutivo en los rasgos individuales que está causalmente vinculado a una mayor tasa de diversificación en el clado resultante". [2]
La teoría de las innovaciones clave ha sido atacada porque es difícil de probar de manera científica, pero hay evidencia que apoya la idea. [3]
Mecanismo
El mecanismo por el cual una innovación clave conduce a la diversidad taxonómica no es seguro, pero se han sugerido varias hipótesis: [2]
Aumentar la aptitud física individual
Una innovación clave puede ser que, al aumentar la aptitud de los individuos de la especie, la extinción sea menos probable y permita que los taxones se expandan y se especien . [2]
Los canales de látex y resina de las plantas se utilizan para disuadir a los depredadores, liberando una secreción pegajosa al ser perforados, que puede inmovilizar a los insectos y algunos contienen sustancias tóxicas o de sabor desagradable. Han evolucionado de forma independiente aproximadamente 40 veces y se consideran una innovación clave. Al aumentar la resistencia de la planta a la depredación, los canales aumentan la aptitud de la especie y les permiten evitar ser devorados, al menos hasta que el depredador desarrolle la capacidad de superar la defensa. Durante el período de resistencia, las plantas tienen menos probabilidades de extinguirse y pueden diversificarse y especiarse, y como tal, los taxones con canales de látex y resina son más diversos que sus taxones hermanos que carecen de canales. [2]
Nueva invasión de nichos
Una innovación clave puede permitir que una especie invada una nueva región o nicho y así liberarse de la competencia, permitiendo la especiación y radiación posteriores .
Un ejemplo clásico de esto es la cuarta cúspide de los molares de los mamíferos , el hipocono , que permitió a los primeros ancestros mamíferos digerir eficazmente su dieta generalizada. Los precursores de esto, los dientes triconodontes de los reptiles, estaban adaptados para agarrar y cortar en lugar de masticar. La evolución del hipocono y los molares planos permitió más tarde que los animales se adaptaran a una dieta herbívora, ya que podían usarse para descomponer materia vegetal dura a través de la molienda. La evolución de esta capacidad llevó a que los mamíferos pudieran adaptarse para utilizar una gran variedad de fuentes de alimento, [4] y permitió a los primeros mamíferos invadir nuevos nichos a través de la evolución de herbívoros especializados, que experimentaron un éxito relativo durante el eoceno medio . La especialización en una dieta basada en plantas ofreció a los primeros herbívoros recursos suficientes para irradiar, ya que la energía no se perdía en niveles tróficos superiores y existían pocos competidores en ese momento. [4]
Aislamiento reproductivo
Una innovación clave puede dar lugar a un aislamiento reproductivo, por el cual los individuos que poseen la innovación ya no pueden reproducirse con los que no la poseen. Esto puede conducir a una rápida especiación, ya que las dos poblaciones se separan y acumulan mutaciones.
Los espolones de néctar en Aquilegia , un género diverso de plantas con flores, se consideran una innovación clave debido a esto. Los espolones de néctar ayudan en la polinización al hacer que el néctar esté más alejado del estambre, lo que garantiza que los insectos o pájaros polinizadores recojan el polen a medida que acceden a él. Esto llevó a una rápida especiación dentro del género, ya que las plantas y sus polinizadores pueden especializarse entre sí, es decir, una especie de polinizador se alimenta exclusivamente de una especie de planta y, por lo tanto, las poblaciones de plantas podrían aislarse reproductivamente fácilmente unas de otras. Además, la forma y el tamaño del espolón de néctar pueden evolucionar en respuesta a las adaptaciones del polinizador, desarrollando una relación coevolutiva. El género Aquilegia tiene más de 50 especies. [3]
Críticas
Como teoría evolutiva, las innovaciones clave han sido objeto de un escrutinio crítico debido a que son difíciles de probar. La identificación depende de encontrar una correlación entre la innovación y el aumento de la diversidad comparando taxones hermanos, pero esto no prueba la causalidad ni aísla otras causas de diversidad como la estocasticidad o el hábitat, y es posible "seleccionar" ejemplos que se ajusten a la hipótesis. [5] Además, la identificación retrospectiva de innovaciones clave ofrece poco en términos de comprensión de los procesos y presiones que resultaron en la adaptación y puede identificar un proceso evolutivo muy complejo como un solo evento. Un ejemplo de esto es la evolución del vuelo aviar, que fue identificado como una innovación clave en 1963 por Ernst Mayr . [6] Sin embargo, tuvieron que ocurrir cambios evolutivos separados a lo largo de la fisiología del ancestro aviar, incluido el agrandamiento del cerebelo y el agrandamiento y osificación del esternón . Estas adaptaciones surgieron por separado, y con millones de años de diferencia, [5] no en un solo paso.
Véase también
Referencias
- ^ Miller, Alden (22 de noviembre de 1949). "Algunas consideraciones ecológicas y morfológicas en la evolución de categorías taxonómicas superiores". Ornithologie als Biologische Wissenschaft . págs. 84–88.
- ^ abcd Heard, SB; Hauser, DL (1995). "Innovaciones evolutivas clave y sus mecanismos ecológicos". Biología histórica . 10 (2): 151–173. Bibcode :1995HBio...10..151H. doi :10.1080/10292389509380518.
- ^ ab Hodges, SA Arnold, ML (1995). "Estimulación de la diversificación de las plantas: ¿son los espolones de néctar floral una innovación clave?". Actas: Ciencias Biológicas . 262 (1365): 343–348. doi :10.1098/rspb.1995.0215. S2CID 86823646.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ ab Hunter, JP Jernvall, J. (1995). "El hipocono como innovación clave en la evolución de los mamíferos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 92 (23): 10718–10722. Bibcode :1995PNAS...9210718H. doi : 10.1073/pnas.92.23.10718 . PMC 40683 . PMID 7479871.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ ab Cracraft, Joel (1990). "El origen de nuevos patrones y procesos evolutivos en diferentes niveles jerárquicos". Innovaciones evolutivas . págs. 21–46.
- ^ Mayr, Ernst (1963). Especies animales y evolución . Cambridge: Harvard University Press. ISBN 0-674-03750-2.
