Pruebas de la evolución Distintos tipos de pruebas apoyan la hipótesis de que los organismos están relacionados a través de un ancestro común. Estos es significativo, debido a que, cuando más variadas sean las pruebas que sustentan una hipótesis, esta se vuelve más contundente. La prueba más directa de la evolución proviene del descubrimiento, la identificación y la interpretación de los fósiles, que son los restos o típicos vestigios de organismos ancestrales dejados en roca sedimentaria. Las rocas sedimentarias se forman por la sedimentación y compactación de partículas producidas por la meteorización de rocas preexistentes, como las rocas magmáticas. Las partículas sedimentarias, que normalmente se depositan en lechos de ríos, lagos o fondos marinos, se acumulan con el tiempo y se disponen en estratos. En una secuencia sedimentaria sin alterar, el estrato más antiguo se sitúa más abajo, y los estratos sucesivos tiene cada vez menos edad. El estudio de los estratos sedimentarios, incluyendo su composición, disposición y correlación (similaridad) de una localidad a otra, permite a los geólogos secuenciar correctamente el registro geológico. El registro paleontológico (o registro fósil) revela una progresión desde los organismos unicelulares más antiguos hasta los muchos unicelulares y pluricelulares que viven en la actualidad. El registro fósil, demuestra que la vida ha evolucionado a lo largo del tiempo. Al día de hoy, los paleontólogos, han descrito y nombrado unas 300000 especies de fósiles, y muchas otras aun están por descubrir. La mayoría de los fósiles se conservan en rocas sedimentarias, algunos restos más recientes se han preservado excepcionalmente bien en turberas, depósitos de alquitrán, gotas de ámbar o hielo. Pocos de los organismos que mueren llegan a convertirse en fósiles. Para la formación y conservación de un fósil se requiere que el organismo sea enterrado en condiciones que retrasen o impidan el proceso de descomposición. Esto es más probable si los restos son cubiertos con rapidez por un sedimento de partículas finas del suelo suspendidas en agua. Con el tiempo los sedimentos se consolidan hasta formar roca sedimentaria, y los restos del organismo suelen ser sustituidos por minerales, de modo que persisten muchos más detalles de su estructura, aun a nivel celular. El registro paleontológico no es una muestra aleatoria de la vida pasada, sino que esta segada hacia los organismos acuáticos y los que vivían en los pocos hábitats terrestres propicios para la fosilización. Otra causa del sesgo en el registro fósil es que los organismos con partes corporales duras, como huesos y conchas, tienen mayor probabilidad de formar fósiles que los organismos cono solo partes blandas. También las rocas de diferentes edades están expuestas de modo desigual en la superficie de la Tierra, así, las rocas de ciertas edades son más accesibles que otras para que los paleontólogos estudien sus fósiles. Cada fósil descubierto representa una “prueba” individual de la teoría de la evolución. Si cualquiera de las pruebas falla, la teoría tendrá que modificarse para ajustarse a la información existente. Los fósiles proporcionan un registro de organismos de épocas pasadas e información de donde y como vivían. Utilizando organismos fósiles de diferentes épocas geológicas, los científicos pueden inferir líneas de descendencia (relaciones evolutivas) hasta llegar al organismo actual. A veces, los fósiles proporcionan pruebas directas del origen de una nueva especie a partir de una forma preexistente, incluyendo numerosas formas intermedias. Dado que las capas o estratos de roca sedimentaria se encuentran de manera natural en el orden en que se deposito el sedimento, y las capas más recientes se sitúan encima de las más antiguas, la mayor parte de los fósiles se fechan de acuerdo con su posición relativa en los sedimentos. Los geólogos identifican rocas sedimentarias especificas no solo por su disposición en estratos sino también mediante características como el contenido de minerales y restos fosilizados de determinados organismos, llamados fósiles indicadores, que caracterizan un estrato especifico en grandes regiones geográficas. Los fósiles indicadores son restos de organismos que existieron durante un tiempo geológico relativamente corto pero que se fosilizaron en grandes cantidades durante ese periodo. Con esta información los geólogos disponen en orden cronológico los estratos y los fósiles que contienen, e identifican capas comparables en localidades muy distantes entre sí. La edad de un fósil en rocas sedimentarias habitualmente se estima midiendo, en la roca magmática que penetra a la sedimentaria, la proporción relativa del radioisótopo original y su producto de desintegración. Se utilizan varios radioisótopos diferentes para fechar fósiles. Entre ellos se incluye el potasio-40 (vida media de 1.3 billones de años), el uranio-235 (vida media de 704 millones de años) y el carbono-14 (vida media de 5730 años). El potasio-40, con su larga vida media, puede utilizarse para fechar fósiles de varios cientos de millones de años de antigüedad. Otros radioisótopos distintos del carbono-14 se emplean para fechar la roca en que se encuentran los fósiles, mientras que con el carbono-14 se fechan en si los restos de carbono de cualquier resto de ser vivo, como madera, huesos y conchas. Siempre que sea posible, la edad de un fósil debe verificarse de manera independiente utilizando dos o más radioisótopos. Los organismos absorben carbono atmosférico directamente en la fotosíntesis, o indirectamente (consumiendo organismos fotosintéticos). Al morir los organismos dejan de absorber carbono, y la proporción de carbono-14 en sus restos declina conforme al carbono-14 decae a nitrógeno-14. A consecuencia de su vida media breve, el carbono-14 es útil para fechar fósiles con 50000 años de antigüedad o menos. Es especialmente útil para datar yacimientos arqueológicos. La hipótesis del ancestro común constituía una explicación verosímil de las similitudes anatómicas entre los organismos. En los vertebrados, las patas anteriores se usan para volar (aves y murciélagos), para la orientación al nadar (ballenas y focas), para correr (caballos), para escalar (lagartos arborícolas) o balancearse en las ramas de los arboles (monos). Sin embargo, las patas anteriores de todos los vertebrados contienen los mismos grupos óseos organizados de formas similares, a pesar de sus funciones distintas. La explicación más aceptable de esta unidad es que el plan básico de las patas traseras perteneció a un ancestro común, y luego el plan se modifico en los grupos posteriores a medida que cada uno continúo por su propia ruta evolutiva. Las rutas que son anatómicamente similares debido a que se han heredado de un ancestro común reciben el nombre de estructuras homologas. Las estructuras análogas que asumen la misma función pero no están construidas de manera similar, no comparten a un ancestro común. Las alas de las aves e insectos y los ojos de los pulpos y humanos tienen estructuras análogas. La presencia de la homología, no de la analogía, demuestra que los organismos están relacionados. Las estructuras vestigiales son características anatómicas completamente desarrolladas en un grupo de organismos pero reducidos y quizá carezcan de función en grupos similares. La mayoría de las aves, por ejemplo, posee alas bien desarrolladas que utiliza para volar. Otras especies de aves cuentan con alas muy reducidas y no vuelan, como el avestruz. Asimismo, las víboras no utilizan las extremidades posteriores, sin embargo algunas conservan restos de estructuras pélvicas y patas. Los seres humanos tienen cóccix, pero no cola. La presencia de estructuras vestigiales se puede explicar mediante la hipótesis del ancestro común. Las estructuras vestigiales se presentan debido a los organismos heredan su anatomía de sus ancestros; son rastros de la historia evolutiva en un organismo. La homología que comparten los vertebrados abarca también su desarrollo embrionario. En algún momento del desarrollo, todos los vertebrados tienen una cola postanal y partes de bolsas faríngeas. En los peces y las larvas anfibias estas bolsas se convierten en branquias funcionales. En los seres humanos, el primer par de bolsas se convierte en la cavidad del oído medio y en la trompa de Eustaquio. El segundo par se convierte en las amígdalas, y el tercero y cuarto en la glándula del timo y la paratiroides. En numerosas ocasiones los cambios evolutivos, como la falta de extremidades en las culebras, son consecuencia de los cambios en los genes reguladores del orden secuencial de los procesos que tienen que sucederse durante el desarrollo. Las extremidades posteriores pueden no desarrollarse debido a que los tejidos embrionarios no responden a las señales internas que desencadenan el alargamiento de las extremidades. Los vertebrados tienen patrones similares de desarrollo embrionario lo que indica que comparten un ancestro común. Todos los embrionarios de los vertebrados tienen músculos segmentados, sacos faríngeos, corazón tubular no dividido en los lados izquierdo y derecho, un sistema de arterias llamadas arcos o cayados aórticos en la región faríngea y muchas otras características comunes. Dado que ninguna de estas características embrionarias persiste en reptiles, aves o mamíferos adultos. La evolución es un procesos conservativo, y la selección natural construye sobre lo que ya existe en vez de comenzar desde cero. La evolución de nuevas estructuras con frecuencia no necesita la evolución de nuevos genes del desarrollo, sino que depende de la modificación de los genes ya existentes. Los organismos que comparten estructuras homologas están estrechamente relacionadas y tienen un ancestro común. Los estudios de anatomía comparada y desarrollo embriológico revelan las estructuras homologas. Casi todos los organismos vivos usan las mismas moléculas bioquímicas básicas, incluido el ADN, el ATP y muchas enzimas idénticas o casi idénticas. Además los organismos utilizan el mismo código de triples del ADN y los mismos 20 aminoácidos en sus proteínas. Dado que ahora se conocen las secuencias de las bases de ADN en los genomas de muchos organismos, se ha podido comprender que los seres humanos compartimos un gran número de genes con organismos mucho más simples. También resulta interesante que los evolucionistas que estudian el desarrollo han encontrado muchos genes comunes relacionados con el desarrollo en diversos animales, desde gusanos hasta seres humanos. Tal parece que la vasta diversidad biológica es posible gracias a pequeñas diferencias en los mismos genes. El resultado ha sido los tipos tan divergentes de organismos. Cuando se examina el grado de similitud en las secuencias de bases del ADN o en las secuencias de aminoácidos de las proteínas, los datos son los esperados en el supuesto de un ancestro común. El citocromo c es una molécula que se usa en el transporte de electrones dentro de las mitocondrias de todas las células. Los datos concernientes a las diferencias en la secuencia de aminoácidos del citocromo c demuestran que la secuencia en el humano difiere de la de un mono solo por un aminoácido, de la de un pato por once aminoácidos y de la de una levadura por 51 aminoácidos. Estos datos coinciden con las concernientes a las similitudes anatómicas de estos organismos y, por tanto, en lo relativo a su grado de relación. A partir de entonces, también se ha encontrado evidencia bioquímica que corrobora esta hipótesis. Una hipótesis se fortalece cuando está sustentada por muchos tipos de pruebas. Las similitudes y las diferencias en las características bioquímicas y a nivel de la biología molecular de diferentes organismos aportan indicios sobre sus relaciones evolutivas. Las líneas evolutivas de descendencia basadas solo en caracteres bioquímicos y moleculares con frecuencia son parecidas a líneas de descendencia basadas en datos morfológicos y paleontológicos. Entre las pruebas moleculares de la evolución se incluyen el código genético universal y la conservación de secuencias de aminoácidos en proteínas y de nucleótidos en el ADN. La evolución ya no se considera como una hipótesis. Es una de las grandes teorías unificadoras de la biología. En la ciencia, la palabra teoría, está reservada para aquellos esquemas conceptuales respaldados por un gran número de observaciones y para la que aun no se ha representado una refutación valida. La teoría de la evolución es a la biología, lo que la teoría de los gérmenes como el origen de la enfermedad es a la medicina.