Pregunta:
¿Qué tan rápido deberían ser las mutaciones para la ciencia ficción dura?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
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Me molestó el ritmo de la evolución humana en Waterworld: quizás 500 años para que los humanos evolucionen con branquias *, y alrededor de 1000 años para que evolucionen (¿de nuevo?) algo que es más fuerte que un chimpancé y más rápido que un olímpico velocista.

¿Cuánto tiempo debería llevar evolucionar este tipo de características?

  • Y cuando vi por primera vez el mundo del agua, pensé que se trataba de una mutación de una sola generación y Kevin Kostner fue el primero en tener branquias que funcionaron muy bien, que también parecían rápidas.
¿Y el hecho de que la mayor parte del mundo estuviera cubierta de agua no te molestó en absoluto?
Si mal no recuerdo, ¿no era Costner el único que tenía branquias? En ese caso, sería una mutación aleatoria y no representaría realmente la evolución de una nueva especie. (Dejando de lado el hecho de que las cosas útiles como las branquias no aparecen de repente).
@Bill el Lagarto: Solo queda uno. Es de suponer que tenía padres con las mismas mutaciones. Aluden a eso en la película.
@DampeS8N: Gracias. Necesito ver eso de nuevo. Recuerdo que fue un fracaso gigante, pero pensé que era mejor que sus críticas.
@Bill the Lizard: Realmente disfruto mucho la película. Es un juego divertido, bien interpretado y me recordó mucho a * Pirates of Dark Water *
Ocho respuestas:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
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La respuesta corta es que la evolución no puede crear agallas en los humanos. No funciona de esa manera a menos que hablemos de millones de años. Sin embargo, si los humanos en Waterworld tuvieran ingeniería genética, es perfectamente razonable creer que podrían crear un humano con branquias en 50 años. La explicación extensa se encuentra a continuación, junto con una descripción bastante detallada de cómo funciona la evolución.

Creo que uno de los problemas al discutir la evolución es que estamos combinando dos procesos diferentes.

El primero son las mutaciones. Estos aparecen en poblaciones a algún ritmo, lo que puede ser diferente para diferentes especies y para diferentes poblaciones. Una población que está expuesta a altos niveles de radiación puede tener un alto nivel de mutación. Sin embargo, la mutación es aleatoria. Y muchas de las mutaciones serán perjudiciales, incluso hasta el punto de causar un gran número de embarazos fallidos. (Altas tasas de aborto espontáneo o de muerte durante o poco después del embarazo, o de huevos inviables en una especie que pone huevos).

Incluso actualmente en los seres humanos, existe una tasa bastante alta de embarazos fallidos . El 15% de los embarazos conocidos resultan en abortos espontáneos, y probablemente hay más de los que no conocemos porque ocurren antes de que la mujer se dé cuenta de que está embarazada. Muchas veces, estos abortos espontáneos se deben a que el óvulo fertilizado no se desarrolla correctamente y nunca se pasa del blastocisto a un feto. En cambio, obtienes basura que el cuerpo de la mujer desecha en un aborto espontáneo.

El segundo proceso es la selección. Las mutaciones que no son lo suficientemente perjudiciales para causar la muerte darán como resultado nuevos seres. Pero la pregunta fundamental en términos de evolución es: ¿estos seres se reproducen? ¿Y esos descendientes también se reproducirán? En la selección natural, el medio ambiente puede determinar si un individuo sobrevive lo suficiente para reproducirse. Algunas mutaciones pueden afectar este proceso. Si una mutación hace que un individuo sea fértil durante un período más largo, es posible que tenga más descendencia. De manera similar, si una mutación asegura que el individuo sobreviva más tiempo, eso puede conducir a más descendencia. O si una mutación hace que el individuo sea un padre más atractivo (colas largas y coloridas en los pavos reales, por ejemplo), es más probable que se apareen.

Sin embargo, con los humanos, hay un factor atenuante. Tenemos herramientas que pueden llevar a la supervivencia de seres que de otro modo no sobrevivirían. Tomemos el ejemplo de Waterworld : tenemos barcos y los medios para construirlos. Por lo tanto, en el corto plazo, no habría ninguna presión de supervivencia para hacer que cualquier mutación sea lo suficientemente beneficiosa como para causar un cambio en la población. Sin embargo, a largo plazo, empezaríamos a quedarnos sin formas de arreglar los barcos. Es mucho más difícil talar árboles o extraer minerales si no hay tierra seca. En este punto, la supervivencia de aquellos que pueden permanecer fuera de los barcos por más tiempo puede, de hecho, comenzar a afectar a la población.

También existe una cuestión de selección "no natural" o cría selectiva. Podemos ver eso en los perros. Los lobos se ven prácticamente iguales en todo el mundo. Pero cuando los humanos comenzaron a domesticar caninos, comenzamos a elegir qué machos criar con qué hembras. Por lo tanto, si quisiéramos perros particularmente pequeños, criamos los machos más pequeños con las hembras más pequeñas, y en cada generación, continuamos el proceso. Eventualmente, terminaremos con perros de juguete, porque estamos seleccionando para esa función. (En el siglo XIX se utilizó una versión fascinante de este proceso para crear ovejas y vacas con más carne).

Sin embargo, creo que uno de los aspectos más confusos de la evolución es la idea de que podemos desarrollar un órgano completamente nuevo (branquias) de la nada. Lo que hacen las mutaciones es que cambian el modelo de lo que ya existe. Por ejemplo, podrían permitir una capacidad pulmonar ligeramente mayor, lo que permitiría a las personas contener la respiración durante más tiempo. Con el tiempo, si esto es lo suficientemente beneficioso, se propagaría y tal vez incluso aumentaría aún más. Pero la evolución es aleatoria. Pero la evolución no puede empezar de cero. Todo lo que puede suceder es que se puedan ajustar los planos actuales. Entonces, podemos comenzar a jugar con la capacidad pulmonar, pero nuestros genes no pueden crear aleatoriamente algo que sea completamente funcional desde cero. Para que un nuevo órgano evolucione tomaría MUCHO más tiempo que para un cambio menor, como poder contener la respiración más tiempo para extenderse.

Lo único que importa en la evolución natural es si existe una mayor probabilidad de producir descendencia a partir de esa mutación. Si es así, entonces se selecciona la mutación. Si no, se selecciona en contra. Pero la mayoría de las mutaciones no tienen ningún efecto. (Una mutación puede causar, por ejemplo, la aparición de hoyuelos no solo en las mejillas, sino también en los codos). Esta es una mutación completamente inútil en términos de supervivencia. Pero puede suceder que se transmita simplemente por casualidad. (Es posible que nuestra persona con hoyuelos en los codos también tenga muchos hijos). Esta es la evolución, como sucede normalmente. Si una mutación no es dañina, es tan probable que se transmita como que no.

Esta es la razón por la que en muchas de las razas de animales más extremas, existen otros factores que tienden a transmitirse junto con el rasgo para el que se ha seleccionado. (Por ejemplo, los caballos pura sangre, que fueron criados para la velocidad, tienden a tener una serie de problemas que incluyen un tamaño pequeño del corazón y sangrado de los pulmones).

El último factor a considerar es un elemento básico de la ciencia ficción: la ingeniería genética. Aquí es donde tomamos la secuencia de ADN para hacer crecer la característica X y colocarla en el ADN de la criatura Y. O donde ingresamos al ADN de un organismo y cortamos partes que no nos gustan. Actualmente, esto se está haciendo en varias áreas. El más común es el trabajo que se realiza en cultivos como el tomate o el tabaco. (Simplemente haga una búsqueda de alimentos genéticamente modificados para ver una muestra del rango de discusión sobre el tema).

Dependiendo de cuándo se supone que se llevará a cabo Waterworld , eso se obtendría mi voto por el origen más probable de las agallas del personaje de Kevin Costner. En teoría, eso podría suceder en una generación, aunque es probable que haya varios intentos en los que los genes no se expresen correctamente, no funcionen bien o causen problemas en algún otro sistema. (Creo que las branquias estaban en su cuello, que ya está repleto de otras cosas como los vasos sanguíneos que van al cerebro; si las branquias interfirieran con ellas, el bebé modificado no sobreviviría).

¡Fantástico! ¿Alguna justificación para toda el agua? :)
¡No! Aparte del básico No hice la investigación. (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch) :-)
Gran respuesta, Martha F.
La ingeniería genética (por ejemplo, iniciada al "comienzo" del diluvio global) es una buena explicación. En realidad, cuando vi esta película, mi visión de la misma saltó bastante en la escena de "Él tiene agallas". No era absolutamente necesario tener esto en la película. La historia de fondo es de alguna manera creíble con los casquetes polares fundidos, pero esto ... :-(
+1 ¡Respuesta increíblemente impresionante y bien razonada!
+1 para mutaciones perjudiciales; Las mutaciones genéticas aleatorias tienen más probabilidades de provocar cáncer de pulmón que las branquias.
Un aluvión de pequeños meteoritos de hielo más experimentos blasfemos de gentech humana para la élite podrían funcionar.
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
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La evolución es algo divertido. No puedes pedirle magia. La verdadera respuesta es que los pulmones humanos probablemente nunca se convertirían en branquias. Después de todo, observe a todos los mamíferos marinos. Ninguno de ellos ha perdido los pulmones a favor de las branquias. Los pulmones están mejor.

Lo que vería es una mayor capacidad pulmonar y la capacidad de la sangre para transportar más oxígeno. Y este tipo de cambio podría ocurrir muy rápidamente si se selecciona adecuadamente. Sin embargo, habrían sido las personas que iban al mar las que habrían adquirido esta habilidad. No es un grupo de personas que hayan tenido la suerte de encontrar la única masa de tierra que queda en la tierra.

Los cambios como los que describo anteriormente podrían fácilmente hacer que los humanos se vuelvan acuáticos en 500 años. Son aproximadamente 25 generaciones. Eso es lo suficientemente largo para pies y manos palmeados con seguridad, y lo suficientemente largo para al menos duplicar la capacidad pulmonar y probablemente para vasos sanguíneos más anchos y un aumento en la cantidad de sangre, si no un aumento en la capacidad de almacenamiento de esa sangre.

Siempre que se trate de características de supervivencia para humanos. Básicamente, esto requeriría que vivieran en el agua a tiempo completo, y probablemente vendría con muchas otras adaptaciones similares a los delfines.

Esas ciertamente parecerían características de supervivencia dado el medio ambiente.
La velocidad a la que evolucionan los organismos depende en gran medida de la necesidad de que evolucionen. El hecho de que todo el planeta esté cubierto de agua parece un impulso lo suficientemente grande como para causar mutaciones rápidas, ya que los que alguna vez fueron menos aptos para sobrevivir morirían rápidamente.
@13Tazer31: Los organismos no solo evolucionan porque lo necesitan. Un cambio en el medio ambiente no causa mutaciones, causa la supervivencia de aquellos organismos que simplemente mutaron de manera útil. El planeta cubierto de agua no provocaría la evolución de las branquias en los humanos. Es mucho más probable que las especies simplemente desaparezcan después de un evento tan catastrófico.
@Bill No dije que evolucionaran porque lo necesitaran, dije que la velocidad a la que evolucionan depende de cuán extremadamente cambia su entorno. Por supuesto, hay un límite superior para esto, donde el cambio es demasiado extremo y hace que la especie se extinga. Pero si el cambio es muy extremo, pero no tan extremo como para matar a todos, solo los más capaces de sobrevivir (aquellos con las mutaciones más beneficiosas) sobrevivirán y se reproducirán, lo que provocará una evolución más rápida en lugar de que sobrevivan más de los menos aptos. y reproducirse también.
@13Tazer31: No te entendí cuando dijiste "impulso para causar mutaciones rápidas ..." Mi punto era que si las mutaciones ocurren es aleatorio y no una condición del medio ambiente. Si su punto clave es "causar ** mutaciones rápidas **", entonces eso cambia mi comprensión de lo que está diciendo.
Mi elección de palabras podría no haber sido la mejor, lo siento. Definitivamente tienes razón sobre las mutaciones que ocurren al azar.
Es posible que las cosas que mencioné ni siquiera requieran mutaciones. No soy un experto en el tema de qué genes aumentan el tamaño de los pulmones o agrandan los vasos sanguíneos.
#3
+4
PearsonArtPhoto
2011-01-15 11:01:58 UTC
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Creo que Ringworld lo hizo bien, alrededor de 250 mil años para algunos cambios moderados, pero nada como branquias durante mucho tiempo, así que ...

#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
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Estoy de acuerdo con @ DampeS8N. Piense en los cetáceos (ballenas, delfines, cosas): 50 millones de años de evolución hacia la vida acuática y todavía respiran aire atmosférico usando pulmones normales.

Los cetáceos necesitaban alrededor de 10-20 My para ser buenos acuáticos; por supuesto, la velocidad de la evolución es una cosa muy variada, especialmente si se observa solo el fenotipo, pero esta es una aproximación bastante razonable para los humanos acuáticos.

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
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No creo que tengamos una teoría sólida sobre la especiación de los mamíferos. Me gustaría recibir algunas sugerencias de personas con más conocimientos en el campo.

En cuanto a la ciencia ficción, me gustan Darwin's Radio de Greg Bear y Darwin's children que son de hecho ciencia ficción dura sobre la evolución humana y, más específicamente, la especiación. En esos libros, la especiación es repentina, siguiendo una teoría del salto evolutivo.

La especiación es una cuestión diferente y depende de la nomenclatura. (La especiación es cuando algo ha evolucionado lo suficiente como para ser una especie diferente). La teoría del salto en la evolución se llama equilibrio puntuado, y se basa en la idea de que la evolución funciona relativamente rápido cuando hay una presión ambiental lo suficientemente alta como para hacer cambios, pero por lo demás , las mutaciones no ofrecen suficientes beneficios para cambiar a la población en su conjunto, por lo que las cosas tienden a igualarse.
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
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Si crees en la evolución, las branquias no serían un rasgo nuevo sino un rasgo recesivo que reaparece debido a una mutación aleatoria o alguna fuerza externa.

Puede que me equivoque, no soy un médico o genetista, pero creo recordar haber leído que en algún momento del proceso de gestación humana nosotros (los humanos) de hecho tenemos branquias que se convierten / evolucionan en pulmones a medida que avanza el embarazo.

También podríamos ir a un poco fuera de tema y discutir sobre los humanos que respiran líquidos. Estoy seguro de que todos hemos visto el Abismo. En esa película, Ed Harris usa un traje de buceo que usa líquido saturado de oxígeno para permitirle descender a grandes profundidades. No tengo conocimiento de ningún traje disponible comercialmente en este momento, pero no me sorprendería que existiera. Y aunque es posible que no existan trajes de buceo, esta tecnología se prueba con víctimas de quemaduras y bebés prematuros cuyos pulmones aún no pueden procesar el oxígeno de la atmósfera.

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
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Si el crecimiento de las branquias es simplemente algo activado o desactivado por ciertos genes de control, llamados genes hox, podría permitir que las branquias crezcan ya que el feto humano tiene las hendiduras adecuadas para convertirse en branquias en lugar de una barbilla. Aunque podría significar que el humano estaba deformado, porque ya no tiene lo que sea que ese gen hox activaría.

Pero es bastante improbable que las branquias vuelvan a evolucionar por evolución divergente, algún otro mecanismo sería más probablemente me imagino, considerando que aún no lo han hecho en delfines. Como tal, diría que es una apuesta bastante segura que esto no sucedería.

En resumen, dependiendo de qué característica y qué genes están involucradas las mutaciones pueden tener lugar durante un 'puñado de generaciones' o cientos de miles de generaciones.

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
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Recuerdo haber leído un artículo de New Scientist hace algunos años, y había un artículo que discutía cómo los antropólogos y biólogos pensaban que era probable que los ojos evolucionaran en menos de 100.000 generaciones, y eso fue una investigación científica. Una generación son 30 años en la tierra de la ciencia.

Entonces, si usa 300,000 años como métrica, para los ojos, entonces cualquier evolución que fue diseñada para permitir que una especie desarrolle branquias para obtener mejor alimento y convertirse en mejores cazadores, creo que tomaría más tiempo, ya que las branquias están en tu cuello. Como es una ventaja evolutiva independiente y menos compleja que los ojos, pero sigue siendo un nuevo órgano en el cuello, necesitaría algo similar, un poco menos, ya que las branquias son mucho menos complejas que los ojos, o un poco más largas porque la gente habría gastado mucho de tiempo en el agua, para que suceda la evolución.

Entonces, usando esa métrica, tomaría entre 250,000 y 500,000 años y no más que eso.

@mbq, con respecto a los 50 millones y los cetáceos que no tienen branquias, creo que las razones por las que los cetáceos nunca desarrollaron algún tipo de sistema branquial, tienen que ver con la cantidad de oxígeno que necesitan. Necesitan una gran cantidad, incluso un delfín mide más de 10 pies, es mucho más grande que nosotros y está relacionado con el hecho de que son de sangre caliente. Necesitan una gran cantidad de oxígeno, que nunca podría recuperarse con las branquias más grandes, del agua de mar, por lo tanto, la respiración superficial. No sé si es plausible, pero somos aproximadamente 1/4 del tamaño de un delfín ...

Cuanto más leo eso, podría estar equivocado, aparte de los ojos. Obtienes tiburones ballena, que son del tamaño de pequeñas ballenas, y respiras a través de branquias. Así que supongo que es una rama diferente del Árbol de la vida. Tendrían que de-evolucionar, ya que los mamíferos están más arriba en el árbol.
* Haz una mueca de dolor * No, el "árbol de la vida" es una metáfora. No hay "más arriba" en la evolución. Lo que pasa es que la evolución hace cambios al azar. Todo lo que funciona se conserva. Entonces, si un grupo desarrolla branquias y funcionan, se quedan. Otro grupo desarrolla los pulmones y funcionan, por lo que se quedan. Ninguno es superior o más evolucionado. Se trata de la primera solución, no necesariamente la "mejor" solución. A la evolución no le importa si hay una mejor manera de hacer las cosas, solo si ESTO funciona lo suficientemente bien.
Er ... 100 mil veces 30 son tres millones de años.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 2.0 bajo la que se distribuye.
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