Biología Evolucionaria Adaptación: El Caso de los Pingüinos

por Iris Saxer, M.A./M.S., Alfred Rosenberger, Ph.D.

¿Sabia usted que existen especies de polillas con una lengua con una longitud de 12 pulgadas para recolectar néctar? No por casualidad, esta polilla se alimenta y poliniza una tipo de orquídea que tiene un tubo que produce néctar que mide 11 pulgadas. La naturaleza tiene una gran cantidad de ejemplos de plantas y animales que se han adaptado a su ambiente a través del tiempo para asegurar la sobrevivencia de la especie.

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Este módulo introduce los conceptos de la adaptación evolucionaria. Sigue el desarrollo de las ideas de Charles Darwin acerca de cómo las especies se adaptan a su ambiente para poder sobrevivir y reproducirse. La diferencia entre adaptación y selección natural es explicada. Con una mirada a los pingüinos y otros ejemplos de la naturaleza, el módulo explora el proceso que incluye la diversidad de la vida.

Términos que usted debe sabertoggle-menu

  • criar (verb) = reproducir, producir hijos
  • ambiente = las condiciones que rodean y afectan un organismo
  • especies = una variedad distinta de animales o plantas que crían solo con sus propios tipos de animales o plantas.
  • rasgo = una característica

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Figura 1: Orquídea, Phalaenopsis lindenii toapel

Durante siglos, los seres humanos han sido maravillados la complejidad del mundo natural. Desde el delicado diseño de las más de 18,000 especies de orquídeas existentes, al sorprendente vuelo de los pájaros, los humanos se han esforzado por entender cuál es la fuerza motriz detrás de la diversidad de la vida y por qué existen en el mundo natural tantas extraordinarias formas y características diferentes. En 1802, el cura inglés William Paley escribió que la complejidad de los animales y plantas es de un "grado que excede toda computación". Añadió que sólo un ser divino podía haber creado todos estos organismos.

Habiendo sido educado en Inglaterra a principios del siglo 19, Charles Darwin no solamente estaba familiarizado con los escritos de Paley, sino también estaba impresionado con ellos. Sin embargo, Darwin no estaba de acuerdo con su razonamiento. ¿Por qué una deidad crearía parásitos que se extinguían en el interior de un organismo y cuál era el propósito de crear un pájaro que no podía volar? Darwin sabía que otros historiadores naturales habían empezado a preguntarse cuestiones similares durante el siglo 18 y a principios del 19. Habían empezado el gradual proceso para entender que había una conexión especial entre los organismos y el ambiente, una especie de ajustes que explicaba qué detalles o modelos estructurales particulares existían en la naturaleza. Por ejemplo, ¿por qué las flores de cierta forma son más frecuentemente visitadas por ciertas polillas, mientras que otras son fecundadas por abejas, o por qué los grandes animales que nadan bien, ya sean delfines o cocodrilos o anguilas o tiburones, tienen cuerpos largos y aerodinámicos?

La respuesta es la adaptación, una idea que Darwin absorbió de sus predecesores. Dos franceses contribuyeron con importantes ideas sobre la adaptación que Darwin incorporó en su teoría de la selección natural. El Conde de Buffon, famoso durante la mitad y final de los años 1800s por recolectar información sobre los hábitos y la distribución geográfica de los animales y plantas, reconoció que las diferencias entre las especies relacionadas de animales que viven en diferentes partes del mundo, reflejan los diferentes ambientes que ocupan. El pensó que los animales cambiarían después de migrar de un lugar a otro. Jean Baptiste Lamarck vio estas cosas desde una perspectiva distinta. Popularizó la idea de que el ambiente mundial cambia y con éste, también cambian las necesidades de los animales que viven del ambiente. Por consiguiente, las características de los animales cambian de acuerdo a su ambiente.

Nos referimos a los ajustes de la adaptación entre los organismos y el ambiente como adaptación evolutiva, o simplemente como adaptación. La adaptación es el concepto clave, la raíz que se convertiría en la teoría de la selección natural de Darwin. La selección natural es el mecanismo que explica cómo las cosas cambian. La adaptación explica por qué lo hacen.

La adaptación se basa en el concepto que postula que las poblaciones de organismos cambian con el tiempo como resultado de la selección natural. La evolución adaptiva está guiada por un aumento de sobrevivencia y/o un aumento del éxito reproductivo. Esto ocurre cuando un grupo de individuos de una población adquiere una ventaja debido a rasgos especiales que tienen en común. Estos rasgos pueden ser poco visibles o bastante elaborados. Pueden, por ejemplo, empezar con la lengua de 2mm que recolecta néctar de algunas polillas que se alimentan de las orquídeas. Si es beneficiosa, la lengua, con el transcurso del tiempo, puede alargarse mucho más en estas especies y estos individuos y sus crías se convierten en la mayoría. De esta manera, las otras especies se extinguen. Eventualmente la lengua alargada se convierte en la norma porque la adaptación de la lengua alargada, que permite una nutrición más eficiente, contribuye a un aumento del éxito reproductivo. El mismo Darwin descubrió en Madagascar una orquídea con un inmenso tubo de 11 pulgadas que producía néctar. Predijo que tenía que haber una polilla que se alimenta del tubo con una probóscide de 11 pulgadas. Casi 50 años después, las predicciones de Darwin se comprobaron correctas cuando los científicos descubrieron que la polilla Xanthopan morganii preadicta con una probóscide de 12 pulgadas se alimentaba de la orquídea (Angraecum sesquipedale) de Darwin y la fecundaba con polen. Por supuesto, la genética es la última fuente de una adaptación como esta y todas las otras, porque sólo los rasgos que pueden pasar de una generación a la próxima están influenciados por la selección natural.

El ejemplo de la orquídea y polilla de Darwin es uno de los casos más visibles de adaptación. Una característica de una planta es asociada con el rasgo correspondiente de un animal por lo cual ambos se benefician de la interconexción de sus vidas dentro de la naturaleza. Pero de manera más general, los organismos son una masa de adaptaciones que se encuentran para hacer funcionar un estilo de vida particular. ¿Por qué? Porque hay demasiados factores en el ambiente que son "problemas" que requieren "soluciones". La disponibilidad de comida, las relaciones de predador-presa y el clima tiene un importante rol en seleccionar - a través de la selección natural - caractéristicas benéficas. Tomemos a los pingüinos como ejemplo. En respuesta al ambiente extremo en el cual viven los pingüinos, estos pájaros con aletas y que no vuelan, proveen un sorprendente ejemplo de las adaptaciones evolutivas múltiples.

Control de Comprensión

Traits that become more widespread in a population over generations are often those that

Figura 2: Existen 17 especies de pingüinos, todos viviendo al sur del ecuador. El género Pygoscelis, el se traduce del griego “pierna de codo”, consiste en tres especies encontradas en islas cerca del territorio de Antártida, pingüinos Adelia (P. adeliae) (a la derecha), barbijo (P. antarctica) y Juanito (P. papua) (a la izquierda).
Figura 3: Los cuerpos de los pingüinos estan cubiertos con una capa de plumas.

Uno de los desafíos más difíciles para los pingüinos es mantener la temperatura de su cuerpo en las extremadamente variadas condiciones sobre la tierra, donde viven y se procrean, y en el agua helada del Antártico, donde se alimentan. Como otros pájaros, los pingüinos son homeotérmicos y mantienen una temperatura corporal relativamente estable entre 35º y 41º C. Sin embargo, al contrario que otros muchos pájaros, los pingüinos hacen esto en un clima donde la temperatura marítima se acerca a -2°C y la temperatura del aire puede ir de 0°C a un gélido -60°C. Mientras que el metabolismo y la actividad muscular generan calor corporal interno, los pingüinos tienen unas adaptaciones únicas externas que les ayudan a conservar este calor. Para evitar la pérdida de calor, están aislados por una gruesa capa de gordura, o grasa, debajo de la piel. Esto les ayuda a mantener el calor, como a las ballenas, focas y otros grandes animales de aguas frías. Además, los cuerpos de los pingüinos están cubiertos de una capa de plumas más densa que en cualquier otro pájaro. La base de sus plumas también es felpuda para atrapar aire y tener un mejor aislamiento. Además, los pingüinos han desarrollado comportamientos para mantener sus plumas en muy buenas condiciones para que los aísle del frío, del viento y el agua. Se aíslan contra el agua al acicalarse con especiales secreciones de aceite de la glándula uropigial en la base de su cola y otras áreas de su cuerpo.

Los pingüinos tienen otras adaptaciones que les ayudan a controlar la temperatura. Un elaborado sistema circulatorio les permite retener y disipar el calor fácilmente. Las arterias y las venas de sus extremidades están situadas muy cerca, de tal manera que pueden intercambiar calor. Esto se llama un sistema de intercambio de calor "a contra corriente" que refleja el flujo que va-y-viene de la sangre y el corazón. De esta manera, la temperatura de la sangre que fluye de las aletas y las piernas al tronco aumenta, debido a que recorre venas que llevan sangre ya calentada a las extremidades. Los pingüinos también pueden aumentar el flujo de sangre que llega a sus aletas para poder enfriarse cuando es necesario. Esto es importante, ya que no todos los pingüinos viven en un clima frío todo el año. Los pingüinos de las islas Galápagos (Spheniscus mendiculus), por ejemplo, viven cerca del Ecuador donde hace bastante calor.

Figura 4: Pies de pingüinos

Hay varias adaptaciones de comportamiento que los pingüinos usan en su constante esfuerzo para mantener una temperatura corporal estable. Tiemblan para aumentar la producción de calor metabólico, jadean y exponen sus patas para deshacerse del exceso de calor (sus patas son la única parte del cuerpo que no está cubierta de plumas aislantes). Algunas especies también buscan cobijo debajo de rocas para evitar las temperaturas extremas, una maniobra lógica y simple cuando es posible. Por naturaleza, los pingüinos son territoriales; sin embargo, el pingüino Emperador (Aptenodytes forsteri) ha desarrollado el comportamiento social de amontonarse para compartir el calor corporal en las condiciones más duras de la tierra firme de Antártica (donde han sido observadas temperaturas debajo de -60°C y la fuerza de ventoleras puede acercarse a 200 o 300 km/hr).

Figura 5: Pingüinos nadando.
Figura 6: Madre pingüino con su bebe

Control de Comprensión

Even though Emperor penguins are territorial by nature, they huddle together as an adaptation to

Las adaptaciones de procreación de los pingüinos también reflejan su ambiente. La mayoría de los pingüinos Pygoscelis son fieles a su pareja y al lugar donde están su nidos, al cual retornan para procrear año tras año. Se juntan en colonias que pueden ser pequeñas, de un par de parejas, o bastante grandes, de millones de parejas. Los machos llegan primero y prefieren construir el nido que está hecho de pequeñas rocas una encima de otra en áreas sin nieve. Las hembras llegan poco después que los machos y buscan a su pareja (lo cual puede ser difícil debido al parecido -para nosotros- de millones de animales que parecen vestidos con un traje). El pingüino Emperador y Rey (Aptenodytes patagónica ) llevan sus huevos y pequeñas crías en sus patas. Un comportamiento extraño que ciertamente dificulta la caminata. Sin embargo, es una práctica necesaria para mantener sus huevos y crías calientes y prevenir que se congelen en las frías rocas Antárticas. Los pingüinos Emperador procrean en las condiciones más duras de la tierra, el invierno Antártico. A pesar de que las razones exactas de esto no se entienden completamente, muchos científicos creen que este período le permite a las nuevas crías, que se independizan de sus padres cinco meses después, irse solos durante el menos frío verano Antártico. Es fácil ver cómo la selección natural maximiza el éxito de procreación de los pingüinos padres que destetan a sus crías justo cuando el clima favorece su sobrevivencia.


Figura 7: Flor conocida como dientes de león

De esta manera, William Paley no estaba del todo en lo correcto cuando sugirió que la complejidad del mundo natural excedía las capacidades de los cálculos humanos. La pista que le faltaba era el concepto de adaptación. Darwin lo conectó todo, y así, las características y rasgos que eran una fuente incomprensible y sorprendente para Paley, terminaron siendo la llave para comprender la diversidad y complejidad de la vida. La llave es la adaptación y todos los organismos, hasta los seres humanos, han desarrollado complejas caractéristicas como respuestas a las presiones de su ambiente.


Conceptos Clavetoggle-menu

  • Natural selection is the mechanism that explains how organisms change.
  • The structure of an organism and many of its features are directly related to the environment in which it lives.
  • Numerous environmental mechanisms, both naturally occurring and man-made, influence adaptive evolution.

Lectura Adicionaltoggle-menu

Iris Saxer, M.A./M.S., Alfred Rosenberger, Ph.D. “Adaptación” Visionlearning Vol. BIO-2 (6), 2005.

A menudo tenía la impresión que para los pingüinos, el hombre es sólamente otro pingüino -- diferente, menos predecible, ocasionalmente violento, pero una compañia tolerable cuando se sienta y se ocupa de sus cosas.

-Bernard Stonehouse, 1968

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