Completando a Charles Darwin
La tectónica, la
oceanografía o el clima están dando respuesta a los interrogantes pendientes
sobre la evolución - Los nuevos hallazgos cierran lagunas en el 200º
aniversario del científico
Una crítica
clásica contra Darwin es que, pese a haber titulado su libro El origen de
las especies (1859), justo no aclaró cómo se originaban las especies. La
selección natural -el mecanismo evolutivo descubierto por el naturalista- se
basa en la acumulación gradual de pequeños cambios, mientras que las especies
suelen ser entidades discretas y bien definidas: vemos leones y tigres, no una
escala Pantone de leotigres. La investigación reciente, sin embargo, ha
aclarado muchos puntos del problema de la especiación, o generación de nuevas
especies, y ha confirmado que la especiación tiene una relación directa con la
selección natural darwiniana. También han revelado unos principios generales
que hubieran resultado sorprendentes para el padre de la biología moderna.
El naturalista nunca explicó de
verdad el origen de las especies
Los cambios en los seres vivos
no son paulatinos; van a grandes saltos
La explosión de la vida animal
ocurrió hace 543 millones de años
No sólo compiten los individuos;
también lo hacen los genes
"La
competencia por los recursos, las carreras de armamentos entre
predadores y presas y otros factores biológicos dan forma a los ecosistemas
locales durante periodos cortos", dice el evolucionista Michael Benton, de
la Universidad de Bristol. "Pero son factores externos como el clima, la
oceanografía y la tectónica continental los que explican las pautas de la
evolución a gran escala". Benton es el autor de uno de los cinco artículos
con que la revista Science celebra hoy el 200º aniversario del nacimiento
de Charles Darwin (12 de febrero de 1809-19 de abril de 1882).
La idea de
que la competencia entre seres vivos es el principal motor de la evolución
arranca del propio Darwin y suele ser la preferida por los biólogos. Se la
conoce como la hipótesis de la reina roja, por el personaje de Lewis
Carroll que le dice a Alicia en A través del espejo: "En este país
tienes que correr todo lo que puedas para permanecer en el mismo sitio".
El paradigma
de la reina roja son las carreras de armamentos entre predador y presa:
los conejos corren cada vez más para escapar de los zorros, lo que fuerza a los
zorros a correr cada vez más para seguir comiendo lo mismo que antes; las
corazas de las presas se hacen cada vez más duras y las pinzas de sus
predadores cada vez más fuertes, con lo que todos corren lo más que pueden para
que todo permanezca en el mismo sitio.
El problema
es que la evolución a gran escala no permanece en el mismo sitio como Alicia.
Los modelos del tipo reina roja, según Benton, no explican que los seres vivos
se hayan hecho más complejos en la historia del planeta, ni que hayan
colonizado nuevos espacios (como la tierra firme), ni que ciertos linajes
concretos hayan brotado en explosiones evolutivas de radiación de nuevas
especies. "Todas estas cosas han ocurrido muchas veces en los últimos 500
millones de años", afirma el científico británico.
La razón hay
que buscarla en la geología, y algunos ejemplos son bien conocidos. Desde que
el supercontinente Pangea empezó a quebrarse hace 250 millones de años, el
baile de sus fragmentos por la corteza terrestre ha tenido un efecto decisivo.
La biología alienígena de Australia -ornitorrincos, canguros, koalas, wombats,
emús, cucaburras- y de Suramérica -llamas, anacondas, pirañas, vicuñas,
tapires- se debe a que ambos territorios han sido islas durante casi 100
millones de años.
El sentido
común no es la mejor guía para averiguar las relaciones de parentesco entre las
distintas especies. El damán, un animalillo africano al que cuesta distinguir
de una rata, se agrupa con el elefante en una gran rama evolutiva de los
mamíferos, la de los afroterios. Las personas, los delfines y las vacas nos
apiñamos junto a las ratas propiamente dichas en la segunda rama (los
boreoterios), dejando la tercera (los desdentados) para el armadillo y el oso
hormiguero.
La razón es
que los mamíferos originales se dividieron físicamente en tres grupos hace 100
millones de años, cuando las actuales África, Eurasia y Suramérica se
escindieron de un continente único.
En los
últimos años, los geólogos también han encontrado fuertes correlaciones entre
la diversidad del plancton -los organismos microscópicos que flotan en el mar-
y la temperatura del agua en esa época. El enfriamiento oceánico de los últimos
70 millones de años, por ejemplo, se asocia a una gran radiación de especies de
foraminíferos, los principales microfósiles marinos. En general, las fases de
calentamiento por las que ha pasado el planeta se han caracterizado por una
menor riqueza de géneros, y de familias enteras, de seres vivos.
Si la
competencia entre seres vivos es la reina roja, la evolución guiada por las
condiciones externas se conoce como la hipótesis del "bufón de
corte". Los bufones sólo pretendían complacer a los poderosos, y jamás
cambiaban sus números a menos que se vieran forzados por una catástrofe (como
una guerra o un cambio de régimen). Si la reina roja es la idea preferida por
los biólogos, el bufón de corte es la favorita de los geólogos, como parece
lógico. Y es el motor del cambio que parece predominar a las escalas
evolutivas, de 100.000 años para arriba en el tiempo, y de especie para arriba
en la taxonomía, la ciencia que clasifica a los seres vivos en una jerarquía de
especies, géneros, familias, órdenes, clases, filos y reinos.
La cuestión
de la reina roja tiene mucha relevancia para el problema estrella de la
biología evolutiva: la explosión cámbrica, la gran dificultad que atormentó a
Darwin hace un siglo y medio. La Tierra tiene 4.500 millones de años, y los
primeros microbios aparecieron poco después (hay evidencias fósiles de 3.500
millones de años). Pese a ello, la explosión de la vida animal sólo ocurrió al
empezar el periodo Cámbrico, hace 543 millones de años. La evolución tardó poco
en inventar a los animales, aunque tardó 3.000 millones de años en ponerse a
ello. Ésta es la versión moderna del dilema de Darwin.
"Creo
que la explosión cámbrica es un excelente ejemplo de evolución por el modelo
del bufón de corte", confirma Benton a EL PAÍS. "Es un caso en que el
cambio dramático del entorno físico tiene un profundo efecto en la evolución.
Esto no tiene nada que ver con sugerir que la selección natural es errónea, o
que Darwin se equivocó. Se trata simplemente de que los cambios dramáticos e
inesperados, como el que ocurrió entonces, pueden abrumar a los procesos
normales de la selección natural y poner a cero el reloj evolutivo, como solía
decir Steve Gould". Stephen Jay Gould fue un destacado (y polémico)
evolucionista norteamericano hasta su muerte en 2002.
El periodo
anterior al Cámbrico (de 1.000 a 543 millones de años atrás) se llama
Neoproterozoico, de mote "precámbrico", e incluye las más brutales
glaciaciones conocidas por los geólogos, como la Sturtian y la Marinoan.
Algunos científicos creen que fue una era de bola de nieve planetaria (snowball
earth), en la que los casquetes polares cubrían incluso el ecuador
terrestre.
Antes de esa
era del hielo, los niveles de oxígeno en la atmósfera eran muy bajos,
inferiores al 1% de la concentración actual, como habían sido en los 3.000
millones de años anteriores. La última de las grandes glaciaciones
precámbricas, la Marinoan, terminó hace 635 millones de años, y los últimos
datos indican que los primeros animales, las esponjas, ya habían evolucionado
para entonces. Y los datos indican que el fondo marino no estuvo bien oxigenado
hasta los tiempos de la explosión cámbrica. Si la biología tardó 3.000 millones
de años en inventar a los animales, la razón parece ser que la geología no se
lo permitió antes.
La mosca Drosophila
ha resultado un modelo muy útil para estudiar los fundamentos genéticos de la
especiación. Por ejemplo, la especie americana Drosophila pseudoobscura
se separó hace 200.000 años en dos subespecies llamadas USA y Bogotá. Como los
caballos y los burros, las moscas USA y Bogotá pueden cruzarse, pero sus hijos
son estériles. En casos de especies más divergentes, los hijos suelen ser no ya
estériles, sino directamente inviables. El punto es que la genética de la mosca
permite hallar los genes exactos que son responsables de la esterilidad o de la
inviabilidad.
Los
resultados apuntan a muy pocos genes, y varios están relacionados con el
transporte nuclear, el intercambio de materiales entre el núcleo y el resto de
la célula. Dos de los genes de la especiación son Nup96 y Nup160,
componentes del poro nuclear que comunica al núcleo con su entorno, y otro es RanGAP,
que regula el mismo proceso. No hay ninguna razón a priori para que la
especiación esté relacionada con un mecanismo tan concreto como el transporte
nuclear, y estos resultados son inesperados en ese sentido.
Pero estos
genes también tienen relación con un fenómeno que lleva décadas siendo un
sospechoso central para los genetistas interesados en la especiación. Se llama
impulso meiótico (meiotic drive), o más en general "conflicto intragenómico".
Al igual que la selección natural clásica, se trata de un proceso de
competencia, pero no entre individuos dentro de una especie, ni entre especies
dentro de un ecosistema, sino entre genes dentro de un genoma, es decir, entre
las partes de un mismo individuo.
Esto es
posible porque cada individuo produce miles o millones de gametos (óvulos o
espermatozoides, según su sexo), cada uno con una combinación distinta de
genes. Y hay genes que sesgan a su favor la producción de gametos, de modo que
se aseguran su presencia en más de la mitad de los espermatozoides o los
óvulos, que es lo que les correspondería por azar. Estos genes son auténticas
bombas evolutivas, porque pueden imponerse en una población en pocas
generaciones aun cuando no hagan nada beneficioso para el individuo que los
alberga. Los demás genes se ven forzados a adaptarse para convivir en el mismo
genoma que ellos, y esto conduce a las poblaciones por caminos separados aun
cuando sus entornos sean similares. Esto es la evolución por "conflicto
intragenómico".
En el
ejemplo mencionado antes de las dos subespecies de Drosophila pseudoobscura,
USA y Bogotá, el grupo de Allen Orr, de la Universidad de Rochester, acaba de
demostrar que un solo gen (llamado overdrive) es responsable a la vez de
la esterilidad de los híbridos entre las dos subespecies, y de causar su propia
representación en los gametos por encima del 50% que le correspondería por
azar. "Nuestros resultados", afirma Orr, "indican que el
conflicto intragenómico, una forma de adaptación al ambiente genómico interno,
es una fuerza importante en la especiación".
Otro
descubrimiento reciente es la importancia crucial de las duplicaciones de genes
en la evolución. Las duplicaciones o pérdidas de genes son la principal fuente
de variación genética en nuestra especie: cualquier persona se distingue de
cualquier otra en un promedio de 70 regiones duplicadas o amputadas en uno de
sus cromosomas.
Dos siglos
después, la ciencia rellena huecos que a Darwin le hubiera encantado explicar.
Una teoría revolucionaria
- Si los
seres vivos tienen una gran capacidad de reproducirse, pero los recursos
son limitados, sólo las variantes más aptas de cada generación sobrevivirán lo
suficiente como para reproducirse y transmitir sus cualidades a la siguiente.
- La
repetición de este proceso ciego una generación tras otra provoca
inevitablemente que las especies vayan cambiando y haciéndose más aptas para
vivir en su particular entorno.
- La
principal predicción de la teoría de la evolución es que todos los seres
vivos del planeta provenimos por ramificaciones sucesivas de una sola especie
simple y primordial.
- Los
humanos compartimos con las ratas, los gusanos, los abetos y las bacterias
tal cantidad de fundamentos genéticos y bioquímicos que el origen común de la
vida es uno de los hechos científicos mejor establecidos.
- Darwin propuso una teoría
gradual: ínfimos cambios acumulados generación tras generación durante
millones de años. El registro fósil, sin embargo, presenta transiciones
relativamente bruscas (según las escalas de los geólogos).
"COMPLETANDO A CHARLES DARWIN" EL PAÍS 06/02/2009
1- Según Darwin, ¿cual sería el motor de la evolución?
- Hipótesis de la reina roja, la competencia entre los seres vivos. Tienen que correr todo lo que puedas para permanecer en el mismo sitio, el conejo corre mas para escapar de la zorra, que debe correr mas para seguri comiendo los mismos conejos.El caparazón de las presas se hace mas duro al mismo tiempo que los dientes de sus depredadores. Todos corren mas para permanecer en el mismo sitio.
2- ¿ Qué no explicaba Darwin en su "Origen de las Especies"?
- Explicaba como se producían pequeños cambios, adaptaciones, pero no especies completas, no explicaba la especiación. Existen leones y tigres, pero no leonitigres. La selección natural explica los cambios en periodos cortos a pequeña escala, a gran escala lo explica los randes cambios ambientales (el clima, la formación de los océanos...) producen cambios a grandes saltos.
3- ¿Cómo se explica la evolución a gran escala?
- Hipótesis del bufón de la corte. Explica la evolución guiada por las condiciones externas. El bufón sólo quiere agradar a los poderosos y no cambiará sus chístes a no ser que haya una catástrofe, sólo los grandes cambios ambientales harian desaparecer o aparecer especies.
4- ¿Por qué transcurrió tanto tiempo entre la aparición de la vida y su diversificación?¿Cuál de las dos hipótesis anteriores apoya este hecho?
- Los animales aparecieron hace 3500 millones de años y tardaron 3 mil millones de años en diversificarse.Antes de esa fecha había solamente un 1% de oxigeno actual.
5- ¿Qué se a descubierto con las Drosophila USA y Bogotá?
- Descubrieron los genes del aislamiento reproductivo y el conflicto intragenómico (son los genes que copiten entre ellos, igual que los individuos dentro de la especie), para imponerse al resto de los genes en los gametos, consiguiendo imponerse en una población en pocas generaciones, esta sería evolución por conflicto intragenómico, que sería la forma de adaptación de algunos genes al ambiente genómico produciría especiación rápida.
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