LOS SETENTA GRANDES MISTERIOS DEL MUNDO NATURAL MICHAEL J. BENTON
Cómo se forman los planetas: dibujo de un disco protoplanetario
Contenido Colaboradores Escala de tiempo geológico Comprender la Tierra
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Título original: The Seventy Great Mysteries of the Natural World Traducción: Laura Collet Texidó Diseño: Christopher Perkins Revisión científica de la edición en lengua española: Roger Joan de Marfà Taillefer Doctor de Paleontología Universidad de Barcelona
Coordinación de la edición en lengua española: Cristina Rodríguez Fischer
Los orígenes
Primera edición en lengua española 2010 © 2010 Art Blume, S.L. Av. Mare de Déu de Lorda, 20 08034 Barcelona Tel. 93 205 40 00 Fax 93 205 14 41 e-mail: info@blume.net © 2008 Thames and Hudson Ltd, Londres I.S.B.N.: 978-84-9801-504-1
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Impreso en China Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sea por medios mecánicos o electrónicos, sin la debida autorización por escrito del editor.
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Página 1 Página 1 Una imagen de la Tierra desde el espacio, de la NASA. Página 3 Chamaeleo parsonii (camaleón de Parson) posado en una rama.
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Introducción ¿Cómo se formó la Tierra? Los orígenes de la vida Los orígenes de la vida pluricelular La «explosión» evolutiva del Cámbrico La mayor extinción masiva de todos los tiempos ¿Eran los dinosaurios animales de sangre caliente? Dinosaurios gigantes: ¿cómo se hicieron tan grandes? ¿Por qué se extinguieron los dinosaurios? ¿Por qué dominan el mundo los mamíferos? En busca de nuestro ancestro más lejano
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El ojo compuesto de la mosca
La Tierra 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Introducción ¿Por qué la brújula apunta hacia el Norte? La formación de océanos y continentes ¿Está aumentando la altura del Everest? ¿Cuál es el origen del oxígeno de la atmósfera? ¿Por qué entran en erupción los volcanes? La formación de diamantes ¿Cuál ha sido la mayor erupción volcánica de todos los tiempos? El misterio de los tsunamis Impactos de asteroides y cometas en la Tierra ¿De dónde proviene el petróleo?
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Evolución 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Un chorro de lava se precipita al mar, en Poupou, Hawái
Introducción Las pruebas de la evolución ¿Cómo se desarrolló el ojo? ¿Por qué tanta gente rechaza la evolución? Descifrar el código genético La teoría del gen egoísta Dibujar el árbol de la vida La variación genética del ser humano ¿Cómo se forman nuevas especies? Explorar la relación entre evolución y desarrollo ¿Son esenciales los cinco dedos?
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EVOLUCION
Modelo molecular del ribosoma de una bacteria –el lugar de la célula donde los grupos de codones se traducen en aminoácidos–. Muestra el ARN y los componentes de las proteínas en forma de cintas.
debe de derivar de asociaciones directas entre codones y aminoácidos, que hubo un proceso de selección para minimizar errores y que los nuevos aminoácidos elaborados se añadieron al código en un proceso gradual, aportaron tres modelos competentes de evolución del código genético. También fue influyente la afirmación de Francis Crick en 1968 de que el código era una «casualidad inmóvil» –en el sentido de que un cambio en él afectaría al desarrollo de todas las proteínas, y por tanto, una vez formado, los organismos primitivos no podrían cambiarlo–. Si su teoría fuera cierta, no sería necesario buscar una explicación para la tabla del código genético. Más recientemente se han hallado pruebas que apoyan las tres teorías, y el consenso resultante es que, probablemente, varios procesos desempeñaron funciones importantes en el desarrollo del código genético. Michael Yarus y sus colegas de la Universidad de Colorado, en Boulder, han visto que, de enormes grupos de genes de secuencias de ARN tomados al azar, los que mejor enlazan deter-
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minados aminoácidos son los que tienen la secuencia del codón (anticodón en el ARN) para ese aminoácido en el centro de unión, lo que apoya la teoría de la interacción física. Steve Freeland, actualmente en la Universidad de Maryland, ha demostrado junto con su equipo que el código genético está altamente optimizado en comparación con otros códigos genéticos posibles, y que, de forma fascinante, puede promover el desarrollo de secuencias de proteínas funcionales más rápidamente que otros. Finalmente, un gran grupo de investigación formado por muchos científicos ha demostrado cómo pueden cambiar los componentes de la maquinaria de traducción para modificar las tareas de los codones o añadir nuevos aminoácidos: de hecho, algunos organismos, incluidos nosotros, incorporan aminoácidos no estándar, como la selenocisteína. Así pues, nuestra explicación definitiva del desarrollo del código genético debe rendir cuentas no sólo de un código, sino de todas las variaciones de una composición común.
OLIVER CURRY
La teoría del gen egoísta La selección natural es el proceso por el que los replicadores se propagan a costa de otros. Lo hacen ejerciendo efectos fenotípicos en el mundo, y, a menudo, debemos considerar que éstos están agrupados en «vehículos» distintos, como los individuos.
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RICHARD DAWKINS, 1982
ichard Dawkins acuño el término gen egoísta para expresar la base lógica de la teoría de la evolución por selección natural planteada por Charles Darwin. Ésta afirma que, si los individuos que forman una población difieren en su capacidad de reproducirse, inevitablemente, la composición de la población cambiará a lo largo del tiempo. Los individuos que mejor se reproducen bajo las condiciones imperantes se harán más frecuentes, y los menos capaces de hacerlo, menos. Al darse una continua aparición de nuevas variaciones, el proceso de reproducción diferencial puede continuar de forma indefinida, y los miembros supervivientes de la población acumularán cada vez más características que faciliten la reproducción. Las poblaciones que vivan en entornos distintos acumularán características distintas, dando lugar, finalmente, a nuevas formas de vida (véase pág. 123). Con esta teoría, Darwin fue capaz de explicar cómo los organismos evolucionaron, se diversificaron y llegaron a poseer «innumerables adaptaciones y mecanismos que, con justicia, han suscitado la mayor admiración de quien los observa».
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que tiene en el mundo. El planteamiento del gen egoísta en la teoría de la evolución arroja nueva luz sobre la anatomía de los organismos, y nos descubre ejemplos del trabajo de la selección natural anteriormente desaparecidos. Solemos pensar que son los individuos quienes utilizan los genes para crear más individuos; pero, si
Cubierta de la primera edición de El gen egoísta, de Richard Dawkins (1976), con ilustración de Desmond Morris.
El gen tiene el mando A menudo, la evolución se considera una lucha por la supervivencia y la reproducción entre individuos. No obstante, las entidades que se reproducen son, en realidad, genes: tiras de información codificada en el ADN. Son los genes, y no los individuos, quienes experimentan variaciones aleatorias (mutaciones), se replican y se hacen más o menos frecuentes en las sucesivas generaciones. Así pues, la evolución consiste en la competición entre genes, donde cada uno de ellos actúa como si intentara replicarse «egoístamente» por medio de los efectos
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SASCHA K. HOOKER
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Adaptación a las profundidades marinas Desde el espacio, el planeta es azul. Desde el espacio, el planeta no es territorio de humanos, sino de ballenas.
HEATHCOTE WILLIAMS, 1988
Página siguiente Pez Lophiiforme con señuelo luminiscente. Se estima que quedan por descubrir entre 10 y 30 millones de especies de las profundidades oceánicas. Inferior El sumergible Alvin puede alcanzar 4.500 m de profundidad. En 1960, dos hombres a bordo del Trieste, un batiscafo, se sumergieron a 11 km en la fosa de las Marianas.
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l volumen de los océanos corresponde al 99 % del espacio total del hábitat potencial de la Tierra, pero sabemos poco sobre los animales que viven en ellos, en especial de los que se encuentran en las mayores profundidades. El fondo del mar es un entorno de grandes presiones, frío, oscuro y con poco oxígeno, por lo que, a priori, parece un lugar inhabitable. A pesar de ello, muchas especies se han adaptado para superar estas dificultades y han conseguido proliferar. Uno de los mayores retos que afrontan es el aumento de la presión, sobre todo aquéllas que respiran aire y deben sortear los cambios regulares de ésta cuando se sumergen en busca de alimento. La presión es también una de las cuestiones que dificultan el estudio de los animales de las profundidades. Los científicos emplean equipos de toma de muestras para capturar los animales del fondo del mar, pero si no cuentan con un contenedor presuri-
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zado, éstos suelen morir por la reducción de la presión a medida que se acercan a la superficie. Pueden realizarse observaciones con sumergibles tripulados, pero la mayoría no alcanza más de unos pocos cientos de metros de profundidad. Para ir más allá, los sumergibles requieren una esfera de presión de titanio que contrarreste los efectos de la enorme presión sobre los tripulantes. Otra opción es emplear vehículos con control remoto, necesarios para acceder a las mayores profundidades oceánicas. En el estudio de los animales que respiran aire y se sumergen en busca de alimento, los aparatos colocados sobre sus cuerpos permiten reunir datos sobre su profundidad y movimientos. También pueden colocarse cámaras digitales y micrófonos, con que los científicos ven y escuchan lo que el animal experimenta bajo el agua. El fondo marino En el océano, la luz solar no penetra más allá de unos pocos centenares de metros. Esta falta de luz limita la producción primaria (fotosíntesis); y la respiración de las bacterias a profundidades de entre 500 y 800 m hace que el agua presente muy poco oxígeno disuelto. La temperatura también disminuye con la profundidad, y alcanza entre 0 y 5 ºC por debajo de los 1.000 m. A partir de la presión atmosférica a la que estamos acostumbrados (una atmósfera, o atm), la presión aumenta 1 atm cada 10 m de profundidad. Por tanto, la presión a 1.000 m bajo el agua es más de 100 veces la de la superficie. Si bien la presión afecta poco a los líquidos y sólidos, tiene grandes consecuencias sobre los gases. Una forma sencilla de demostrarlo es atar un vaso de poliestireno a un equipo de toma de muestras del fondo marino. Al volver a la superficie, el vaso tiene el tamaño de un dedal, porque las enormes presiones comprimen el
LOS ORÍGENES
¿Cómo se formó la Tierra? • Los orígenes de la vida • Los orígenes de la vida pluricelular • La «explosión» evolutiva del Cámbrico • La mayor extinción masiva de todos los tiempos • ¿Eran los dinosaurios animales de sangre caliente? • Dinosaurios gigantes: ¿cómo se hicieron tan grandes? • ¿Por qué se extinguieron los dinosaurios? • ¿Por qué dominan el mundo los mamíferos? • En busca de nuestro ancestro más lejano
LA TIERRA
¿Por qué la brújula apunta hacia el Norte? • La formación de océanos y continentes • ¿Está aumentando la altura del Everest? • ¿Cuál es el origen del oxígeno de la atmósfera? • ¿Por qué entran en erupción los volcanes? • La formación de diamantes • ¿Cuál ha sido la mayor erupción volcánica de todos los tiempos? • El misterio de los tsunamis • Impactos de asteroides y cometas en la Tierra • ¿De dónde proviene el petróleo?
EVOLUCIÓN
Las pruebas de la evolución • ¿Cómo se desarrolló el ojo? • ¿Por qué tanta gente rechaza la evolución? • Descifrar el código genético • La teoría del gen egoísta • Dibujar el árbol de la vida • La variación genética del ser humano • ¿Cómo se forman nuevas especies? • Explorar la relación entre evolución y desarrollo • ¿Son esenciales los cinco dedos?
BIOGEOGRAFÍA Y ENTORNOS NATURALES
Número de especies en los trópicos y los polos • La evolución de los desiertos • ¿Cómo viven las plantas y los animales del desierto? • ¿Han estado los polos siempre cubiertos de hielo? • ¿Hasta qué profundidad puede haber vida? • ¿Por qué son especiales las islas? • ¿Qué sabemos de los pinzones de Darwin? • El origen de la peculiar biodiversidad australiana • La vida en las abismales fumarolas negras • Organismos extremófilos y vida extraterrestre
ANIMALES Y PLANTAS
Estimar la biodiversidad actual del planeta • ¿A qué se debe la gran diversidad de insectos? • ¿Por qué hay organismos grandes y pequeños? • ¿Cuál es el mayor organismo vivo? • El tamaño corporal de los animales terrestres • Locomoción animal: correr, saltar y brincar • Volar y caminar: aprender de la naturaleza • ¿Cómo ven los perros el mundo? • ¿Qué función cumple la coloración animal? • Adaptación a las profundidades marinas?
COMPORTAMIENTO ANIMAL
Instinto y aprendizaje en el comportamiento animal • ¿Una colonia de hormigas es un superorganismo? • ¿Por qué existe altruismo entre animales? • ¿Cómo se orientan los animales? • La selección sexual • Cornamentas: ¿combate o exhibición? • Señales invisibles: feromonas • ¿Tienen sentimientos los animales? • El lenguaje de las abejas melíferas • Conciencia animal
CAMBIO CLIMÁTICO Y FUTURO
Cambio climático • ¿Cuál será el clima de la Tierra en el futuro? • El Niño: ¿un fenómeno metereológico extremo en aumento? • Gases invernadero y ritmos de la Tierra • Predecir los futuros niveles de la población mundial • Gripe y ganadería en el este asiático • Extinción y conservación de la flora y la fauna • ¿Qué reemplazará a los hidrocarburos líquidos? • La huella ecológica de la humanidad • Comportamiento humano y salvación del planeta ISBN 978-84-9801-504-1