La selección natural en acción

45 min · DBA 5, 6

Lo que vas a aprender

Identificar la variación, la herencia y la supervivencia diferencial en una población que enfrenta un factor de presión de selección.
Calcular el porcentaje de cada fenotipo generación tras generación a partir de una tabla y leer su gráfica.
Explicar el papel de la mutación como origen de la variante que la selección favorece.
Predecir, con argumentos, cómo será la población después de varias generaciones.

Para qué

¿Para qué sirve esto?

Cuando un cultivo se rocía año tras año con el mismo insecticida, al principio mueren casi todos los insectos de la plaga. Pero unos pocos, por una variante en sus genes, resisten. Esos sobrevivientes tienen crías, y con los años la plaga entera deja de morir con el producto. Nadie la «entrenó»: la población cambió.

Eso es la selección natural, y se puede seguir con números. En esta lección vas a acompañar a una población inventada de escarabajos durante varias generaciones, calcular el porcentaje de cada color y dibujar su gráfica.

Antes de empezar recuerda cómo se calcula un porcentaje (parte ÷ total × 100) y que una mutación es un cambio en el ADN que puede cambiar una proteína.

Explicación

Tres ingredientes y un ambiente

Para que actúe la selección natural basta con tres cosas:

Variación: los individuos de la población tienen fenotipos distintos.
Herencia: el fenotipo depende, al menos en parte, de los genes, y pasa a las crías.
Supervivencia diferencial: en ese ambiente, unos fenotipos sobreviven y se reproducen más que otros.

En la lección anterior la lista tenía cuatro ingredientes. Aquí la supervivencia diferencial reúne dos de ellos: el exceso de crías (no todas llegan a reproducirse) y la reproducción diferencial (unas dejan más descendencia que otras).

Lo que decide qué fenotipo «gana» es el factor de presión de selección: un depredador, un cambio del clima, una sequía, el color del suelo. Si el ambiente cambia, el fenotipo favorecido puede cambiar también.

Los escarabajos y las aves

Imagina una población inventada de escarabajos que vive en un suelo claro. Casi todos son claros, y así las aves que los cazan los ven con dificultad. Pero en la población hay unos pocos escarabajos oscuros.

¿De dónde salieron? De una mutación en un gen que interviene en la fabricación del pigmento del caparazón. El cambio en el ADN cambió una proteína, la proteína produjo más pigmento y el escarabajo nació oscuro. La mutación ocurrió al azar, antes de que nada cambiara en el ambiente; no apareció porque los escarabajos la «necesitaran». Sobre el suelo claro, ser oscuro era una desventaja, y por eso esa variante era rara.

Un año, la erupción de un volcán cubre el suelo con ceniza oscura. Ahora la situación se invierte: los claros resaltan y las aves se los comen con más facilidad, mientras que los oscuros quedan camuflados. Esa mutación, que antes estorbaba, es favorable para el escarabajo. Para el ave es una mala noticia: encuentra menos presas, gasta más energía buscando y, si no cambia de alimento, su propia población puede disminuir.

Un modelo con números

Para seguir el cambio usamos un modelo con datos inventados. Cada generación tiene 200 escarabajos. Antes de reproducirse, las aves se comen la mitad de los claros, pero solo uno de cada cinco oscuros: sobreviven la mitad de los claros y cuatro de cada cinco oscuros. Cada sobreviviente deja, en promedio, el mismo número de crías y, en este modelo simplificado, cada escarabajo deja crías de su mismo color. Así se obtiene esta tabla, redondeada a escarabajos enteros:

Generación	Oscuros	Claros	% de oscuros
0	20	180	10
1	30	170	15
2	44	156	22
3	62	138	31
4	84	116	42
5	107	93	53,5
6	130	70	65
7	150	50	75
8	166	34	83

Fíjate en tres cosas. Primero, ningún escarabajo cambió de color: los oscuros nacieron oscuros y los claros, claros. Lo que cambió es la proporción de cada color en la población. Segundo, el cambio es lento al comienzo, se acelera en el medio y empieza a frenarse al final; si siguiéramos la tabla, la gráfica completaría una forma de S. Al principio hay pocos oscuros que se beneficien; al final quedan pocos claros que eliminar. Tercero, los claros no desaparecen de golpe; se vuelven raros.

La variabilidad de fenotipos

Al comienzo casi todos eran claros; en el medio la población es muy variada, con muchos de cada color; al final casi todos son oscuros. La selección, sostenida por mucho tiempo, reduce la variedad del carácter que favorece. Las mutaciones nuevas, que siguen ocurriendo al azar, vuelven a crear variantes, y así la población conserva la materia prima para responder a un cambio futuro.

Si dentro de unos años las lluvias de un cambio de clima lavan la ceniza y el suelo vuelve a ser claro, la presión se invierte y ahora los claros dejarán más crías. La selección natural no tiene una meta: favorece lo que funciona en el ambiente de ese momento.

Porcentaje de escarabajos oscuros en cada generación del modelo inventado: la subida empieza lenta, se acelera y al final empieza a frenarse.

Ejemplo resuelto

De la generación 0 a la 1

En la generación 0 hay 20 escarabajos oscuros y 180 claros. Sobreviven cuatro de cada cinco oscuros y la mitad de los claros. ¿Qué porcentaje de los sobrevivientes es oscuro, y cuántos oscuros tendrá la generación 1, de 200 escarabajos?

Ver la solución paso a paso

Oscuros que sobreviven:

$$20 \cdot \frac{4}{5} = 16$$
Claros que sobreviven:

$$180 \cdot \frac{1}{2} = 90$$
Sobrevivientes en total:

$$16 + 90 = 106$$
Porcentaje de oscuros entre los sobrevivientes:

$$15{,}09 < \frac{16 \cdot 100}{106} < 15{,}1$$
Como cada sobreviviente deja el mismo número de crías, la generación 1 conserva esa proporción. En 200 escarabajos, los oscuros son:

$$30{,}18 < \frac{200 \cdot 16}{106} < 30{,}19$$
Redondeado a escarabajos enteros, son 30 oscuros de 200, el 15 % de la tabla. En una sola generación, el porcentaje de oscuros pasó del 10 % al 15 %.

Respuesta: Unos 15,1 % de los sobrevivientes son oscuros; la generación 1 tiene unos 30 oscuros de 200.

Ejemplo resuelto

El cambio en ocho generaciones

Con la tabla, calcula el porcentaje de oscuros en la generación 0 (20 de 200) y en la 8 (166 de 200), y cuántos puntos porcentuales subió.

Ver la solución paso a paso

Generación 0:

$$\frac{20 \cdot 100}{200}$$
Da:

$$10$$
Generación 8:

$$\frac{166 \cdot 100}{200}$$
Da:

$$83$$
La diferencia, en puntos porcentuales:

$$83 - 10$$
Lo calculamos:

$$73$$
El color oscuro pasó de ser raro a ser el más común, sin que ningún individuo cambiara. Si la ceniza se queda, después de varias generaciones más casi todos serán oscuros, aunque algunos claros seguirán naciendo durante un tiempo.

Respuesta: Del 10 % al 83 %: subió 73 puntos porcentuales.

Cierre

En resumen

La selección natural necesita variación, herencia y supervivencia diferencial; el ambiente, con su factor de presión, decide qué fenotipo deja más crías.
La variante favorable nace de una mutación al azar, que cambia una proteína y con ella el fenotipo; la mutación no aparece porque se necesite.
Generación tras generación cambia el porcentaje de cada fenotipo en la población, no el color de cada individuo.
El cambio suele dibujar una curva en forma de S, y la selección sostenida reduce la variedad del carácter favorecido.
Si el ambiente cambia otra vez, la presión se invierte: la selección favorece lo que funciona en el ambiente de ese momento.

Vocabulario

Fenotipo: Característica observable de un organismo, como el color del caparazón de un escarabajo.
Factor de presión de selección: Condición del ambiente (un depredador, un cambio del clima o del color del suelo) que hace que unos fenotipos sobrevivan y se reproduzcan más que otros.
Supervivencia diferencial: Diferencia en la proporción de individuos de cada fenotipo que sobreviven y se reproducen.
Camuflaje: Parecido entre el color o la forma de un organismo y su entorno, que lo hace difícil de ver.
Generación: Conjunto de individuos que nacen en una misma etapa; sus crías forman la generación siguiente.

Guía para el docente

Tiempos

Inicio · 5 min — Pregunte por qué una plaga deja de morir con un insecticida y pida que expliquen si algún insecto «aprendió» a resistir.
Explicación · 20 min — Los tres ingredientes; la historia de los escarabajos y el ave; resuelva en el tablero la primera generación del modelo y pida a los grupos completar la tabla con la calculadora.
Práctica · 15 min — Preguntas y retos en parejas; la gráfica se puede dibujar en papel cuadriculado con los datos de la tabla.
Cierre · 5 min — Que cada pareja prediga, con un argumento, cómo será la población si la ceniza se queda veinte generaciones más.

Preguntas para el salón

¿Para quién fue favorable la mutación del color oscuro: para el escarabajo o para el ave? ¿Y antes de la ceniza?
¿Qué pasaría si el color no se heredara, si las crías salieran de cualquier color?
¿Por qué los claros no desaparecen en una sola generación?

Errores típicos

Decir que los escarabajos se oscurecieron para camuflarse. Pida que busquen en la tabla un escarabajo que haya cambiado de color; ninguno lo hizo, cambió la proporción.
Creer que la mutación aparece cuando el ambiente cambia. Señale que en la generación 0, antes de la ceniza, ya había 20 oscuros.
Calcular el porcentaje sobre los claros en vez de sobre el total. Pida escribir siempre parte ÷ total × 100 y verificar que los dos porcentajes sumen 100.

Tarea sugerida

Continuar la tabla del modelo dos generaciones más (de la 8 a la 10) con la calculadora, dibujar la gráfica completa y escribir qué predice el modelo si el suelo vuelve a ser claro.