¿Cómo evolucionó el sistema cardiovascular?

Si bien otros han abordado los aspectos generales de su pregunta, creo que sería útil analizar los detalles.

Eche un vistazo al corazón (o más exactamente, los corazones ) de la lombriz de tierra:

No son más que venas con algunos músculos de bombeo envueltos alrededor de ellos. Parece casi una exageración llamarlos corazones, tienen una forma tan diferente de lo que pensamos que es un corazón propiamente dicho.

Además, tenga en cuenta los pulmones de la lombriz, o mejor dicho, la falta de ellos. ¡No tiene ninguno! ¿Por que no? No los necesita. Obtiene suficiente oxígeno a través de su piel por ósmosis. Solo los organismos más grandes necesitan sistemas dedicados para concentrar el oxígeno del entorno circundante.

Entonces, el gusano tiene un sistema más simple (sin corazón con cámara, sin pulmones) que funciona.

Todos los vertebrados descendían de un ancestro común muy parecido a esta lombriz. Tenía corazones simples y no tenía pulmones. Puedes seguir la evolución del corazón humano a través del corazón de pez:

que es un recipiente de bombeo más sofisticado con dos cámaras.

Los anfibios evolucionaron de los peces, los reptiles de los anfibios y los mamíferos de los reptiles. En este diagrama, encontrará que el corazón se vuelve más sofisticado y eficiente en cada:

Entonces, esto debería darle una buena idea de la evolución del corazón humano a partir de un sistema de trabajo más simple. No me tomaré el tiempo de dibujar la evolución de los vasos sanguíneos o los pulmones; tal vez alguien más lo haga, o puede buscarlo en Google usted mismo, la información está disponible. Pero todos siguen el mismo patrón: mejoras graduales e incrementales en sistemas funcionales más simples.

Este tipo de pregunta fue planteada en un libro llamado "Darwin's Black Box" de Michael Behe, quien es profesor de bioquímica en los EE. UU. - él llama a esto ' complejidad irreducible ' (IC). Por ejemplo, el sistema de cascada de la coagulación de la sangre, donde tiene una gran cantidad de componentes que aparentemente son todos esenciales para el proceso.

Ahora tengo que decir que encuentro la idea de que este es un problema muy poco convincente, por decir lo menos. Sin embargo, es una pregunta razonable de hacer; ¿Cómo evoluciona un sistema de elementos interdependientes, si asumimos que ninguna parte puede cambiar gradualmente sin que todo el sistema se rompa?

Hay, al menos, dos problemas importantes con esto. En primer lugar, la suposición de que no se puede cambiar ninguna parte de dicho sistema ha resultado ser falsa en su mayoría. En segundo lugar, los sistemas obviamente evolucionarían a partir de otros sistemas más simples pero igualmente efectivos.

Digamos que empiezo con tres elementos en mi sistema (tres proteínas, por ejemplo). Todos son esenciales ya que cada uno requiere del otro para funcionar correctamente. Ahora introduzco otra proteína en el sistema y la hago dependiente de una sola de las proteínas existentes. ¿Es este sistema IC? No, podemos eliminar la nueva proteína y todo sigue funcionando. Gradualmente, hacemos que las otras partes del sistema dependan de la nueva proteína y de repente tenemos un sistema 'IC'.

En otras palabras, el 'problema' radica en imaginar que tienes que pasar de la nada a una ratonera completamente funcional. Lo que parece más probable es que los elementos de un sistema cambien uno por uno, y que el sistema evolucione a través de una serie de estados en los que podría señalar algún elemento y afirmar que es esencial.

Un último punto a tener en cuenta es que ningún organismo multicelular nace completo en un solo paso. Los procesos por los que pasa un embrión son conceptualmente similares (aunque no exactamente ) a la evolución en el sentido de que puedes tener diferentes órganos desarrollándose en diferentes momentos, o versiones más simples de ellos que pueden funcionar juntos como un sistema más simple.

Para hacer esto un poco menos abstracto, considere el ejemplo de la lombriz de tierra dado en la respuesta superior. Tiene solo un corazón (s) simple (s) y vasos sanguíneos; no parece tan difícil, por lo tanto, agregar algunos pulmones. Aquí hay un diagrama trivial:

Las líneas aquí son interacciones entre los órganos: el corazón bombea sangre a través de los vasos y los pulmones (si los hay) oxigenan la sangre. Evolucionamos del sistema más simple (1) al sistema más complejo (2) simplemente agregando otro elemento.

Sin embargo, la dificultad con algunos sistemas es que las interacciones entre las partes son dependencias. Un ejemplo muy simple podrían ser las proteínas que activan/desactivan otras proteínas (mediante fosforilación, por ejemplo). Entonces teóricamente podríamos tener una situación como esta:

Aquí, el sistema final (4) parece ser 'irreduciblemente' complejo porque no puedes eliminar ninguno de (A, B, C, D) sin romper el ciclo. Sin embargo, en cada paso, solo agregamos o eliminamos una dependencia. Esto también muestra la importancia de la redundancia en los sistemas biológicos. Si elimina C o D del sistema (3), todavía funciona.

Esta es una buena pregunta, pero tiene un amplio alcance, ya que estás hablando de la progresión de millones de diferentes animales vivos durante cientos de millones de años, ninguno de los cuales todavía está vivo, por lo que tenemos que hacer inferencias basadas en lo que observamos en su descendencia sobreviviente.

Eso significa que si desea aprender cómo podrían funcionar los sistemas corporales 'intermedios' (digamos, no del todo pulmones, no del todo corazón, no del todo cerebro), primero tendrá que aprender sobre la biología de muchos otros animales. No todos los animales tienen pulmones, corazones o sistema nervioso. No todos los animales tienen sangre.

Más concretamente, sin embargo, el factor clave es que varios cientos de millones de años es un tiempo muy, muy, muy largo. Es tanto tiempo que está fuera de cualquier escala de comprensión humana típica. Considere la totalidad de su experiencia de vida hasta el momento y todo lo que ha visto cambiar. En comparación con el tiempo que ha estado operando el proceso evolutivo, la duración de su vida ha sido del orden de un milisegundo al día.

Formularios más simples desarrollados para manejar requisitos más simples. Tome las planarias, por ejemplo, que son lo suficientemente delgadas y pequeñas como para recibir su suministro de oxígeno por difusión directamente a través de su superficie. Ahora imagine un animal un poco más grande que necesita un sistema un poco más sofisticado para oxigenar bien sus regiones internas. Un músculo con una contracción aberrante y autónoma sería suficiente para agitar/circular más fluidos oxigenados a través del cuerpo. Más allá de eso, cualquier pequeño accidente que facilite esto (por ejemplo, algunas células se unen un poco mejor al oxígeno, el músculo se contrae un poco más fuerte o más regularmente, etc.) es otra forma más cercana a lo que vemos hoy.

Una buena pregunta, de hecho, y no es fácil de responder (o comprender). Voy a dar una respuesta muy simplificada. Tenga en cuenta que los procesos que describiré son REALMENTE complejos.

Hay que pensar mucho antes que la sangre, el cerebro, etc. Hace miles de millones de años se formaron moléculas orgánicas en el planeta. Estas moléculas orgánicas comenzaron a """unirse""". Millones de años después, se formaron células simples que ni siquiera tenían núcleo. Unos millones de años después, comenzaron a formarse células con núcleo. Posteriormente, estas células comenzaron a agregarse, convirtiéndose en colonias de individuos unicelulares. Con el tiempo, estas colonias se convirtieron en individuos pluricelulares, pero todas las células eran iguales entre sí. Después de eso, las células de un organismo comenzaron a diferenciarse en algunas funciones (digestivas y neurales, por ejemplo). Lentamente, se formaron organismos más complejos, a medida que las células que formaban estos organismos comenzaron a diferenciarse y formar varios tipos de tejidos que, a lo largo de millones de años, se convirtieron en organismos cada vez más complejos. Piense en los cnidarios, por ejemplo. Son seres muy "simples" (yo uso "simple" como sustituto de "no complejos"). No tienen sistema circulatorio. Un sistema circulatorio se desarrolló en los últimos grupos: el primer sistema circulatorio "simple" apareció en los nematodos (si no me equivoco). Pero fue realmente "simple". Con el tiempo, otros sistemas circulatorios más complejos comenzaron a originarse debido a diversas presiones evolutivas. Lo mismo se aplica a cada tipo de célula, tejido u órgano en el que puedas pensar en cualquier organismo: Un sistema circulatorio se desarrolló en los últimos grupos: el primer sistema circulatorio "simple" apareció en los nematodos (si no me equivoco). Pero fue realmente "simple". Con el tiempo, otros sistemas circulatorios más complejos comenzaron a originarse debido a diversas presiones evolutivas. Lo mismo se aplica a cada tipo de célula, tejido u órgano en el que puedas pensar en cualquier organismo: Un sistema circulatorio se desarrolló en los últimos grupos: el primer sistema circulatorio "simple" apareció en los nematodos (si no me equivoco). Pero fue realmente "simple". Con el tiempo, otros sistemas circulatorios más complejos comenzaron a originarse debido a diversas presiones evolutivas. Lo mismo se aplica a cada tipo de célula, tejido u órgano en el que puedas pensar en cualquier organismo:los organismos complejos son el resultado de millones de años de organismos más simples que generaron organismos más complejos, a pasos muy pequeños.

Espero que te hagas una idea de lo que estoy tratando de decir. Para comprender realmente todo esto, hay que estudiar mucho la evolución, porque es un concepto difícil de entender para nosotros.