MICHAEL J. BENTON

LOS SETENTA GRANDES MISTERIOS

DEL MUNDO NATURAL

LOS SETENTA GRANDES MISTERIOS

DEL MUNDO NATURAL

Los orígenes

Introducción 16

1 ¿Cómo se formó la Tierra? 19

2 Los orígenes de la vida 23

3 Los orígenes de la vida pluricelular 27

4 La «explosión» evolutiva del Cámbrico 30

5 La mayor extinción masiva de todos

los tiempos 32

6 ¿Eran los dinosaurios animales

de sangre caliente? 35

7 Dinosaurios gigantes: ¿cómo se hicieron

tan grandes? 38

8 ¿Por qué se extinguieron los dinosaurios? 42

9 ¿Por qué dominan el mundo

los mamíferos? 46

10 En busca de nuestro ancestro más lejano 50

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 TailleferDoctor de PaleontologíaUniversidad de Barcelona

Coordinación de la edición en lengua española:

Cristina Rodríguez Fischer

Primera edición en lengua española 2010

© 2010 Art Blume, S.L.

Av. Mare de Déu de Lorda, 20

08034 Barcelona

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© 2008 Thames and Hudson Ltd, Londres

I.S.B.N.: 978-84-9801-504-1

Impreso en China

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sin la debida autorización por escrito del editor.

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Este libro se ha impreso sobre papel manufacturado con materia prima procedentede bosques sostenibles. En la producción de nuestros libros procuramos, con elmáximo empeño, cumplir con los requisitos medioambientales que promueven laconservación y el uso sostenible de los bosques, en especial de los bosquesprimarios. Asimismo, en nuestra preocupación por el planeta, intentamos emplearal máximo materiales reciclados, y solicitamos a nuestros proveedores que usenmateriales de manufactura cuya fabricación esté libre de cloro elemental (ECF) o demetales pesados, entre otros.

Colaboradores 8

Escala de tiempo geológico 11

Comprender la Tierra 12

Contenido

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.

Cómo se forman los planetas: dibujo de un disco protoplanetario

La Tierra

Introducción 54

1 1 ¿Por qué la brújula apunta hacia el Norte? 57

12 La formación de océanos y continentes 61

13 ¿Está aumentando la altura del Everest? 66

14 ¿Cuál es el origen del oxígeno de

la atmósfera? 69

15 ¿Por qué entran en erupción los volcanes? 72

16 La formación de diamantes 77

17 ¿Cuál ha sido la mayor erupción volcánica

de todos los tiempos? 81

18 El misterio de los tsunamis 86

19 Impactos de asteroides y cometas

en la Tierra 90

20 ¿De dónde proviene el petróleo? 94

Evolución

Introducción 96

21 Las pruebas de la evolución 99

22 ¿Cómo se desarrolló el ojo? 104

23 ¿Por qué tanta gente rechaza

la evolución? 107

24 Descifrar el código genético 110

25 La teoría del gen egoísta 113

26 Dibujar el árbol de la vida 116

27 La variación genética del ser humano 119

28 ¿Cómo se forman nuevas especies? 123

29 Explorar la relación entre evolución

y desarrollo 127

30 ¿Son esenciales los cinco dedos? 131

El ojo compuesto de la mosca

Un chorro de lava se precipita al mar, en Poupou, Hawái

E V O L U C I O N24

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 com-

petentes 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 desempeña-

ron 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-

minados aminoácidos son los que tienen la secuen-

cia 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,

actual mente en la Universidad de Maryland, ha

demostrado junto con su equipo que el código

genético está altamente optimizado en compara-

ción con otros códigos genéticos posibles, y que, de

forma fascinante, puede promover el desarrollo

de secuencias de proteínas funcionales más rápida-

mente que otros.

Finalmente, un gran grupo de investigación for-

mado por muchos científicos ha demostrado cómo

pueden cambiar los componentes de la maquinaria

de traducción para modificar las tareas de los codo-

nes o añadir nuevos aminoácidos: de hecho, algu-

nos organismos, incluidos nosotros, incorporan

aminoácidos no estándar, como la selenocisteína.

Así pues, nuestra explicación definitiva del desarro-

llo del código genético debe rendir cuentas no sólo

de un código, sino de todas las variaciones de una

composición común.

Modelo moleculardel ribosoma deuna bacteria –ellugar de la céluladonde los grupos de codones setraducen enaminoácidos –.Muestra el ARN y loscomponentes de lasproteínas en formade cintas.

112

Richard 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 condi-

ciones imperantes se harán más frecuentes, y los

menos capaces de hacerlo, menos.

Al darse una continua aparición de nuevas varia-

ciones, el proceso de reproducción diferencial

puede continuar de forma indefinida, y los miem-

bros supervivientes de la población acumularán

cada vez más características que faciliten la repro-

ducción. Las poblaciones que vivan en entornos dis-

tintos 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 diversifica-

ron y llegaron a poseer «innumerables adaptaciones

y mecanismos que, con justicia, han suscitado la

mayor admiración de quien los observa».

El gen tiene el mandoA 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 codifica-

da en el ADN. Son los genes, y no los individuos,

quienes experimentan variaciones aleatorias (muta -

ciones), se replican y se hacen más o menos frecuen-

tes en las sucesivas generaciones. Así pues, la evo-

lución consiste en la competición entre genes,

donde cada uno de ellos actúa como si intentara

replicarse «egoís tamente» por medio de los efectos

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 des-

cubre 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 laprimera edición deEl gen egoísta, de Richard Dawkins(1976), conilustración deDesmond Morris.

113

O L I V E R C U R R Y

La teoríadel 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.

RICHARD DAWKINS, 1982

25

El 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 encuen-

tran 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 cam-

bios 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-

zado, éstos suelen morir por la reducción de la pre-

sión a medida que se acercan a la superficie. Pueden

realizarse observaciones con sumergibles tripula-

dos, 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 em -

plear 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 pue-

den colocarse cámaras digitales y micrófonos, con

que los científicos ven y escuchan lo que el animal

experimenta bajo el agua.

El fondo marinoEn 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 res-

piración de las bacterias a profundidades de entre

500 y 800 m hace que el agua presente muy poco

oxígeno disuelto. La temperatura también disminu-

ye 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 esta-

mos acostumbrados (una atmósfera, o atm), la pre-

sión 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 conse-

cuencias 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

210

S A S C H A K . H O O K E R

Adaptación a lasprofundidades marinas

Desde el espacio, el planeta es azul. Desde el espacio, el planeta no es territorio

de humanos, sino de ballenas.

HEATHCOTE WILLIAMS, 1988

50Página siguientePez Lophiiforme con señueloluminiscente. Seestima que quedanpor descubrir entre 10 y 30 millones deespecies de lasprofundidadesoceánicas.

Inferior Elsumergible Alvinpuede alcanzar 4.500 m deprofundidad. En1960, dos hombres abordo del Trieste, unbatiscafo, sesumergieron a 11 kmen la fosa de lasMarianas.

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?

EVOLUCIÓNLas 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 NATURALESNúmero 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 PLANTASEstimar 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 ANIMALInstinto 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 FUTUROCambio 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