¿Cómo explica la teoría de la evolución la metamorfosis de los insectos?

Answer 1

La pregunta surge de una premisa falsa: que las estructuras complejas o los comportamientos de alguna manera aparecen de la nada como resultado de la reorganización aleatoria del material genético. No es así como funciona la evolución.

Cada población tiene algún grado de variación (debido a la mutación aleatoria, la reproducción sexual y una serie de otros mecanismos), y cuando hay una cierta presión del entorno (depredadores, cambio ambiental, migración, etc.) rasgos que son beneficiosos La supervivencia y la reproducción de los individuos se seleccionan, mientras que las que son perjudiciales se suprimen y finalmente se eliminan. Durante largos (¡largos!) Períodos de tiempo, este proceso gradual lleva a cambios importantes, hasta el punto de que la población resultante es lo suficientemente diferente de la original para ser considerada una especie diferente.

De la misma manera, la complejidad surge gradualmente de sistemas menos complejos si se convierte en beneficiosa para la supervivencia y la reproducción. No es un resultado predeterminado de la evolución, de hecho, hay muchos casos conocidos en los que se ha seleccionado la simplicidad. Por ejemplo, las poblaciones de peces que viven en cuevas perpetuamente oscuras han perdido el uso de sus ojos.

Dicho esto, y volviendo a su pregunta, la actual justificación evolutiva de la metamorfosis de los insectos es que es una estrategia que permite a las versiones jóvenes y antiguas de un insecto utilizar diferentes recursos y, por lo tanto, no competir entre sí. Una oruga come hojas, una mariposa bebe néctar. Las orugas recién nacidas no van a encontrar que su madre se ha comido todas las hojas al alcance.

Pero tu pregunta no es realmente la razón por la cual existe la metamorfosis. Usted está cuestionando cómo surgió un mecanismo tan complejo en primer lugar, ya que, en su opinión, es muy poco probable. Alguien podría pensar que te estás refiriendo al argumento absolutamente falaz y casi tan completamente desacreditado de la complejidad irreducible. Bueno, como ya habrás deducido de mi explicación anterior, la metamorfosis de los insectos evolucionó a partir de mecanismos ya existentes, menos complejos.

Si realiza su investigación, descubrirá que no solo todos los insectos sufren metamorfosis, sino también aquellos que sí tienen una variedad de complejidad en su metamorfosis. En términos generales, hay tres tipos de metamorfosis:

• Ametabolia: esto incluye insectos, como el pez plateado, que salen de sus huevos como adultos en miniatura y simplemente crecen al mudar hasta que alcanzan su tamaño adulto.
• Hemimetabolia: también metamorfosis incompleta en las calles, esto describe insectos como las cucarachas que eclosionan como versiones inmaduras llamadas ninfas y que crecen gradualmente características adultas (como los genitales de trabajo) a través de la muda.
• Holometaboly: esta es la metamorfosis típica que se puede ver en mariposas, abejas, etc., donde los insectos eclosionan como una larva con forma de gusano que en algún momento atraviesa lo que se denomina una etapa de pupa y finalmente se transforma en una versión adulta de sí mismos. Tenga en cuenta que incluso dentro de este tipo de metamorfosis hay una gran variación, desde las cáscaras de protección más simples que las moscas construyen hasta los elaborados capullos de seda de mariposas y polillas.

Además de esto, la evidencia fósil existente indica que los primeros insectos fueron todos ametabólicos, y crecieron solo por la muda como todos los demás miembros de la familia de los artrópodos. Así que la metamorfosis tuvo que surgir en algún momento a partir de insectos ametabolous. ¿Cómo pudo pasar esto? Bueno, la evolución de una metamorfosis incompleta a partir de ninguna metamorfosis no debería ser un shock. Después de todo, muchas especies tienen formas juveniles (usted, por ejemplo, no tenía genitales funcionales cuando nació).

El mecanismo específico por el cual esto ocurrió en los insectos no se conoce, pero este tipo de juvenalización (el término técnico es Neoteny) ocurre a menudo cuando cierto rasgo genético no se expresa hasta después del nacimiento. Esto no requiere mucha mutación, una mutación relativamente menor puede significar que para una cierta población algunos organismos, por ejemplo, eclosionan con alas completamente funcionales, mientras que otros no lo hacen y necesitan algo de tiempo para cultivarlos después del nacimiento. Salvo una fuerte presión selectiva para eliminar las formas inmaduras, no es complicado ver cómo pueden beneficiarse de que sus primos maduros se vayan volando y dejen una gran cantidad de alimentos intactos para que los coman. Da o toma unos pocos millones de generaciones, y terminarías con una forma de ninfas completamente diferenciada.

Ahora, la evolución de una metamorfosis completa a partir de una metamorfosis incompleta puede parecer más complicada e improbable, ya que implica una forma aparentemente completamente diferente (la larva). Bueno, en este punto no te sorprendería saber que el cambio no es tan grande como inicialmente pensaste. Resulta que los insectos hemimetabólicos atraviesan lo que se llama una etapa pre-ninfal mientras aún están en el huevo, y mientras en esta etapa tienen una apariencia muy similar a un gusano. Más interesante, mientras que la mayoría de estos insectos se convierten en ninfas cuando aún están en el huevo, algunos conservan su estado pro-ninfal por algún tiempo después de la eclosión. Por lo tanto, no es un gran salto de lógica ver cómo, en algunos casos, la etapa pro-ninfal puede haberse conservado por más tiempo y convertirse en una etapa larvaria. Desde allí, solo son unos pocos saltos evolutivos más para desarrollar capullos y otros mecanismos para proteger al insecto de ser comido mientras se encuentra en la forma de pupa vulnerable.

Entonces, como puede ver, lo que parece ser una característica irreduciblemente compleja (metamorfosis completa) realmente surge de características menos complejas (muda, etapa pre-ninfal, etapa ninfal) a través de mecanismos relativamente simples (maduración retardada) que se amplifican en muchos, muchos Generaciones a través de la selección natural.

Answer 2

Estoy seguro de que hay un entomólogo con una respuesta real, pero solo compartiré mi comprensión de alto nivel.

En primer lugar, solo para aclarar algo, la evolución no encuentra la “mejor” respuesta a un problema dado. La selección natural favorece las mejores soluciones sobre las malas, pero no hay garantía de que no alcance un máximo de rendimiento local y no tenga forma de pasar del enfoque actual a uno radicalmente diferente y superior sin pasar por mucho. De terreno medio no apto que conduce a la extinción. Por lo tanto, es totalmente posible que un ser humano con habilidades sofisticadas de resolución de problemas pueda encontrar un mejor enfoque para un problema que el que evolucionó.

Dicho esto, en términos generales diría que muchos de los cambios drásticos que ocurren en los ciclos de vida de las plantas y los animales terminan siendo métodos para coordinar a una gran población. Todas las flores de cerezo llegan a principios de mayo porque no sirve de nada ser el solitario cerezo en floración de abril. Para muchos insectos, la forma alada es similar a la floración de las plantas, es una transformación que ayuda a aparearse, pero consume energía inútilmente durante el resto del ciclo de vida.

Así que las cigarras, como ejemplo, no necesitan alas para vivir. De hecho, son un detrimento para la mayoría de sus vidas, cuando sobreviven excavando bajo tierra para alimentarse de las raíces de las plantas. Cultivan alas solo cuando es necesario para el apareamiento, y al atravesar una metamorfosis controlada por factores externos, pueden coordinar su etapa de reproducción con el resto de la población, lo que aumenta las posibilidades de encontrar pareja o varias. Específicamente, en el caso de las cigarras, se piensa que los largos ciclos de reproducción (hasta 17 años entre las camadas) fueron una forma de esquivar a los depredadores que se aprovechan de ellos en su forma alada. Si una prole solo emerge cada 17 años, las avispas no pueden contar con ellas para alimentarse y tienen que buscar otras presas.

Answer 3

La metamorfosis de insectos no es el único tipo de metamorfosis que se desarrolló en la tierra. Muchos linajes diferentes han evolucionado este patrón de formas cambiantes a lo largo de su ciclo de vida, cada uno a su manera. Solo eso nos dice que evolucionar la metamorfosis no es nada difícil, pero de hecho es muy fácil.

Cuando lo piensa en términos generales, la metamorfosis es simplemente una variación de la embriogénesis regular. Cada animal comienza como una sola célula. Para pasar de una sola celda a CUALQUIER forma adulta, REQUIERE la transformación a través de una serie de etapas. Los animales que atraviesan la metamorfosis simplemente tienen algunos de esos estados intermedios en vida libre. Considere lo que hace una larva de insecto: come, crece y desarrolla los precursores de los sistemas de órganos adultos. Esto es EXACTAMENTE lo que hace un feto, excepto que obtiene sus nutrientes de un saco vitelino o de un padre directamente, mientras que una larva de insecto obtiene sus nutrientes de la alimentación (a veces es alimentada por adultos).

Incluso la disolución de los órganos larvales y la recreación de órganos adultos observados en la etapa pupal es una característica compartida por todas las embiologías. Incluso en humanos, por ejemplo, tres sistemas renales completamente funcionales se desarrollan a su vez durante el desarrollo fetal, y cada versión anterior se disuelve para ser reemplazada por la siguiente en secuencia en el momento adecuado. Lo que sucede en una pupa de insecto es solo una versión más extrema de esto, que involucra más sistemas de órganos y se comprime en un período de tiempo más corto.

Entonces, para obtener un patrón metamórfico, todo lo que se necesita hacer es cambiar el tiempo de los eventos embrionarios, para permitir que una parte de la secuencia de desarrollo tenga una vida libre, lo que significaría principalmente acelerar el desarrollo de los órganos digestivos y locomotores embrionarios. Mientras se retrasa el desarrollo de cosas como el sistema reproductivo.

Y cambiar la sincronización de los eventos de desarrollo es algo que evoluciona constantemente, de manera rutinaria, en cada linaje de animales, por lo que todo lo que realmente se necesita es el factor de selección correcto para favorecer un patrón de metamorfosis específicamente sobre otros patrones.

No es sorprendente que las formas larvales de los insectos sean casi todas parecidas a gusanos. El hecho es que TODOS los animales bilateralmente simétricos tienen una etapa similar a un gusano en su desarrollo embrionario. Todos los animales bilaterianos descienden de un ancestro común que era básicamente un gusano, por lo que todos los animales heredaron las instrucciones genéticas de una embriología que puede crear un cuerpo con forma de gusano a partir de ese ancestro común. Incluso el cuerpo de insecto adulto (o, para el caso, el cuerpo de un ser humano) es esencialmente una elaboración muy modificada de un gusano segmentado y apegado, lo que hace que los cuerpos de insectos larvales, ninfales y adultos no sean tan diferentes como podría parecer ingenuamente solo de las apariencias superficiales. .

El último miembro superviviente del clado basal del cual descienden todos los artrópodos es el gusano de terciopelo. Hay fósiles de la explosión cámbrica de los antepasados ​​artrópodos que parecen casi idénticos a ellos. Observe cuán similar en apariencia es a una oruga genérica.

Answer 4

El mecanismo de metamorfosis que usted describe es extremadamente eficiente para la supervivencia. Un embrión de insecto que puede eclosionar rápidamente y alimentarse hasta la madurez fuera del huevo es mucho más eficiente para la madre que crear los alimentos necesarios dentro de un huevo para alimentar al embrión hasta la madurez externa. En los mamíferos, la encapsulación placentaria interna posterior al huevo es ineficiente en extremo, limitando dramáticamente el número y la frecuencia de las crías.

Del mismo modo, la transición a través de la metamorfosis hacia una forma final no es más extrema que la metamorfosis humana que culmina en la menarquia. Tampoco es mayor que el arranque de la función básica en el cerebro humano, la evolución de la personalidad o la odisea de la maduración mental de diez años que culminó a finales de los años 20.

Los ciclos de vida de los insectos son tan breves, y su número es tan vasto, que se realizan experimentos combinatorios masivos dentro de cada generación de mil millones de miembros, todos en busca de un consumidor de recursos más eficiente y equilibrado.

Las mutaciones humanas se estiman en varias tasas. Moran (1) nos da una tasa de mutación final de 103 mutaciones por generación: es decir, entre padres y descendientes. La gran mayoría de estos, por supuesto, son (a nuestro entender) intrascendentes. En la naturaleza, cualquier pérdida de eficiencia o capacidad en la descendencia se trataría rápidamente. Sin embargo, la sociedad moderna tiene la tendencia posiblemente negativa de conservar mutaciones deficientes. Eso significa que la generación actual de personas menores de 20 años, que supongo que representa una cuarta parte de la población mundial, conlleva algo más de 154 mil millones de alteraciones de pares de bases (intercambios programáticos) en las que se diferencian de sus padres.

Eso es 154 mil millones de ajustes en el genoma humano. Como cualquier desarrollador de software puede decirle, los resultados del cambio de programa más pequeño, cuando se itera lo suficiente, son completamente impredecibles. De manera similar, el fenotipo resultante de cualquier modificación de un solo par de bases al genotipo humano es completamente impredecible. Y con tantos lanzamientos de los dados por generación, me sorprendería realmente si algún plan de maduración muy complejo pero más efectivo no esté a la vista hoy.

(1) Estimación de la tasa de mutación humana: Método directo

Answer 5

No empezaste la vida casi de la misma forma en que naciste, es solo que el embrión con forma de gusano no era fácilmente visible.

El cuerpo de una oruga es muy adecuado para el consumo de un montón de materia vegetal, pero no es adecuado para la dispersión y la reproducción. Por lo tanto, una oruga “florece” en un reproductor alado porque es más efectivo para su etapa de vida.

Del mismo modo, el cuerpo principal de la mayoría de los hongos se encuentran en sus hifas, que permanecen en su mayoría ocultas, devorando hasta el tiempo de dispersión cuando produce el hongo visible para dispersar sus esporas.

Además, aunque un niño de dos años tenga la misma forma general que el adulto, por un momento no lo consideraría capaz de vida o reproducción independiente. Los próximos 14 años representan un cambio tremendo en la configuración interna del ser humano. Es solo que estamos demasiado familiarizados con la forma en que los humanos ponen en escena sus vidas y menos con los insectos.

Answer 6

Es un indicio del triste estado de Internet que una búsqueda de google obvia dio lugar a más sitios creacionistas que dudan de la posibilidad de que se produzca una metamorfosis en lugar de los sitios científicos que la explican.

Dicho esto, después de no buscar demasiado, encontré un artículo muy interesante en Scientific American: ¿Cómo evolucionó la metamorfosis de insectos?

Ese artículo es interesante, aunque solo sea porque ilustra el proceso científico: los científicos han venido explicando durante siglos, y otros los han modificado o demolido. Estoy bastante seguro de que estos científicos del siglo XVII eran bastante religiosos, sin embargo, investigaron la naturaleza y se preguntaban cómo sucedió todo.

Mi punto es: alzar sus manos, diciendo: “No veo de qué manera esto podría haber evolucionado”, que es lo que hacen los creacionistas actuales, no es productivo. Si eres religioso, deberías darte cuenta de que Dios te dio un cerebro por una razón, y rendir homenaje a la magnificencia de su creación al descubrir cómo funciona. Si no eres religioso, simplemente sigues tu propia curiosidad.

Answer 7

Sí, las probabilidades son inmensas, pero también lo son el número de generaciones y el número de insectos y el número de huevos por insecto madre. Y no tenía que pasar de una vez.

Bueno, los insectos han existido por cerca de 400 millones de años. Las hormigas pueden reproducirse cada 4 semanas. Así que eso es alrededor de 5 mil millones de generaciones desde entonces hasta ahora. Hay alrededor de 10 ^ 15 hormigas en el mundo. Una hormiga puede poner 20 huevos al día. Multiplica esos números y tienes 10 ^ 25 a 10 ^ 27 oportunidades de mutación. Si solo una en un millón de eclosiones da como resultado una mutación beneficiosa, todavía son cien millones de billones de mutaciones beneficiosas.

Answer 8

Muchos insectos no cambian. Nacen pareciéndose a adultos en miniatura. Así que aquellos que sí se transforman evolucionaron de esa manera para aprovechar nichos ecológicos particulares.

Por ejemplo, si la citada cigarra no se convirtió en un adulto alado, no podría extenderse por el paisaje de manera tan eficiente. Si observa las circunstancias y oportunidades particulares para cada etapa de existencia de los insectos que sí cambian, verá cómo están optimizados para cada entorno frente a la necesidad de comer / crecer / evitar la depredación y la raza. De hecho, muchos de estos transformadores ni siquiera comen durante su fase “adulta”. Solo se reproducen y mueren.

Answer 9

La hipótesis de trabajo es que la metamorfosis reduce la competencia por los recursos entre los estados adultos y juveniles.

http : //www.scientificamerican.co…

Answer 10

Dado que la existencia de insectos metamorfos está muy probada, la probabilidad de que la evolución pueda producir tales criaturas debe ser muy cercana a 1.

Answer 11

¿Qué problema representa la metamorfosis de insectos para la teoría evolutiva?