¿Cuál fue la razón por la que algunas plantas y animales se volvieron gigantes en el curso de la evolución?

Gracias por hacer una pregunta interesante que me hizo pensar.

La respuesta corta es que algo evoluciona si hay una ventaja para los genes involucrados y, por 'ventaja' quiero decir que produce más copias de los genes en la próxima generación, por lo que habrá más individuos con esa característica en la población.

En cuanto a qué ventaja particular tenía el aumento de la masa corporal para cualquier especie en particular, eso dependería de la especie en particular y su entorno en ese momento. Es casi seguro que no hay una respuesta única.

La mayoría de los mamíferos terrestres muy grandes son herbívoros y hay una ventaja en tener un tracto digestivo grande cuando comes mucho material vegetal con un nivel de nutrientes bastante bajo. Sin embargo, cuando también hay depredadores alrededor, volverse grande y lento puede ser una desventaja mayor que mantenerse pequeño y rápido. Con la evolución, a menudo hay un equilibrio de fuerzas en competencia que se intercambian entre sí.

Cuando los mamíferos grandes se han aislado en islas sin depredadores, como una especie de elefante ahora extinto en la isla de Flores, tienden a volverse más pequeños, por lo que esto sugiere que evitar a los depredadores simplemente por ser demasiado grandes para que los maten podría ser un factor importante. .

Y, por supuesto, con muchas especies tenemos el efecto de la selección de sexo. Si las hembras seleccionan a los machos más grandes, habrá una presión de selección hacia un mayor tamaño.

Con las plantas podría ser algo completamente diferente. Los árboles, por ejemplo, tienen troncos largos básicamente por una de dos razones.

En primer lugar, para poner sus hojas y semillas fuera del alcance de los herbívoros, de modo que tengamos una especie de carrera armamentista como la que se da entre las jirafas y las acacias en África.

En segundo lugar, cuando crecen en grupos cerrados como bosques y selvas, habrá competencia por la luz solar y los recursos del suelo como el agua. Una especie que puede llegar más alto y poner sus hojas por encima de las de sus vecinos ganará la competencia y también habrá presión sobre sus vecinos para desarrollar troncos más largos. Los troncos largos significan que el agua debe bombearse mucho hasta las hojas, por lo que el árbol con los troncos más largos también necesitará sistemas de raíces más grandes. Nuevamente, un compromiso entre hacer un tronco largo y dominar el suministro de agua subterráneo.

También se cree que muchos árboles han formado asociaciones simbióticas con hongos en sus sistemas de raíces que les ayudan a absorber los nutrientes y el agua necesarios para 'dar servicio' a un tronco largo y una corona de hojas alta, por lo que pueden ser los únicos tipos de plantas capaces de haciendo esto de todos modos.

Una cosa en la que te gustaría pensar es por qué algunas ballenas son muy grandes y otras son relativamente pequeñas (delfines, marsopas, orcas). ¿Cuál es la diferencia en su estilo de vida, alimentación, hábitat, etc., que podría impulsar estas diferencias evolutivas?

para ampliar la respuesta de Rose, ciertos factores ambientales son lo que las personas citan con cambios de tamaño inusuales en un animal a lo largo del tiempo a medida que se diversifica en nuevas especies.

El gigantismo (y el enanismo) en las islas son un ejemplo particular. En este caso un animal puede llegar a una isla y algunos de los depredadores o competidores a los que está acostumbrado no estarán. Luego, una sola especie se derivará de muchas especies, cada una llenará uno de los nichos que están vacíos en la isla: come insectos de la corteza, abre nueces. La falta de grandes carnívoros permitirá que un hermoso y jugoso herbívoro crezca sin temor a ser comido. De manera similar, Moa era un ave que se convirtió en un carnívoro agresivo en su hábitat isleño, donde es muy raro ver un ave terrestre agresiva cuando ya está presente un gran felino u otro carnívoro. Cambios tan grandes en el medio ambiente también pueden resultar en enanismo.- Es posible que las especies más pequeñas, como animales más pequeños como ardillas o ratones, no estén presentes para consumir toda la comida disponible. Los Hobbits descubiertos recientemente en Indonesia son un ejemplo de enanismo insular.

Dicho esto, la presión selectiva probablemente puede hacer que muchos animales sean más grandes o más pequeños: muchas de las razas de perros son más pequeñas que los lobos de los que descienden. Creo que los novillos son tan grandes como podemos hacerlos y son más grandes que el ganado nativo.

En cuanto al entorno que hizo que los dinosaurios fueran tan grandes, los niveles más altos de oxígeno en el planeta en ese momento es una teoría común de por qué eran tan grandes. También creo que, al menos desde el principio, las condiciones de selección que favorecieron a los animales más grandes probablemente se establecieron a medida que los animales evolucionaron sin ningún tipo de competencia (primeros animales en tierra o mar). Si esto volviera a suceder, no está claro si los dinosaurios habrían sido tan grandes, tal vez podríamos haber tenido mamíferos gigantes o descendientes de trilobites.

Un punto importante que no se consideró en las respuestas anteriores es la tasa reproductiva y la variabilidad ambiental. Los animales más grandes tienen tiempos más largos entre generaciones y generalmente se reproducen con menos rapidez. En un ambiente menos estable, una reproducción más rápida permite que la población se adapte más rápidamente a la disponibilidad de recursos, proporcionando una población más grande para que sea menos probable que eventos aleatorios eliminen a toda la especie (la variación genética puede ser un factor aquí) y minimiza el riesgo absoluto. cantidad de recursos necesarios para una población estable.

Hay beneficios significativos de ser más grande. Además de las interacciones con otros animales, un animal más grande tiene una relación de área de superficie a masa más baja y, por lo tanto, perderá menos calor por unidad de masa (¿lo que podría haber sido significativo para los mamíferos de la edad de hielo?). Un animal más grande también puede soportar órganos más grandes (no solo el tracto digestivo como menciona Rosa Rubicondior, los cerebros grandes no serían posibles en animales pequeños) o características especializadas de tamaño sustancial (donde la utilidad no es una función lineal del tamaño).

Debe reconocerse que esta es una pregunta pendiente en biología, es decir, no hay una respuesta segura.

Esta revisión considera las diversas evidencias teóricas y empíricas para la selección fenotípica en el tamaño corporal:

• Blanckenhorn WU (2000) La evolución del tamaño corporal: ¿Qué mantiene pequeños a los organismos? Revista trimestral de biología 75: 385-407.

Algunos han planteado la hipótesis de una conexión entre el tamaño del cuerpo y la evolución de la endotermia:

• Clarke A, Portner HO (2010) Temperatura, poder metabólico y la evolución de la endotermia. Revisiones biológicas 85: 703-727.

Y otros han sugerido un vínculo con el oxígeno en la atmósfera:

• Harrison JF, Kaiser A, VandenBrooks JM (2010) Nivel de oxígeno atmosférico y evolución del tamaño corporal de los insectos. Actas de la Royal Society B: Ciencias biológicas 277: 1937.

Y voy a tirar esta hipótesis al ruedo. Los grandes dinosaurios se extinguieron hace solo 65 millones de años. Eso es básicamente ayer en términos de las escalas de tiempo geológico a través de las cuales puede evolucionar el tamaño del cuerpo: ellos (los dinosaurios) evolucionaron originalmente hace 230 millones de años. ¡Eso significa que tenemos por lo menos 165 millones de años antes de que puedas ver si nuestra actual diversidad de vida en la Tierra puede evolucionar a organismos similares grandes!