Tuesday, 2nd September 2014

Una explicación para aclarar la evolución

Publicado el 24. jul, 2011 por en Ciencias

A pesar de que la evolución es un tema que se ha discutido y repensado en todo tipo de ámbitos políticos y culturales, sigue siendo de una complejidad tan vasta que ni a los científicos ni al público no-especializado le bastará jamás con lo que ya se sabe para entender que todas las especies, incluidos los seres humanos, comenzamos en una remota célula originaria. Para arrojar un poco de luz sobre este asombroso fenómeno, presentamos una breve explicación ejemplificada de la evolución.

Nada en la biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución.

Theodosius Dobzhansky

Daniel Ochoa

 

En todo el mundo se habla acerca de la evolución. La gente se pregunta si es cierto que toda la vida, incluyendo la del hombre, ha derivado de una pequeña célula que se desenvolvió durante millones de años hasta formar seres y estructuras maravillosas. La evolución es un tema tan polémico que incluso los personajes más conocidos la discuten. Recientemente el Papa Benedicto XVI afirmó que «si el hombre fuera un mero producto aleatorio de la evolución en algún lugar en los márgenes del universo, entonces su vida carecería de sentido e incluso podría ser una casualidad de la naturaleza»[1]y que esto iría en contra de la creación divina, que él supone es la versión correcta del origen del ser humano.

Parecería difícil rebatir las ideas de personajes tan importantes para la sociedad actual humana. De hecho, resulta más complicado que entender la propia evolución como tal, y es eso lo que estamos a punto de descubrir.

 Existen diversas teorías acerca de cómo funciona la evolución. Algunas serán acertadas y otras no, pero este proceso es un hecho comprobado que da origen a características y especies nuevas en la naturaleza.

Para facilitar el entendimiento utilizaremos un ejemplo hipotético que nos ayudará a entender conceptos complicados dentro de la evolución. Los guepardos, también llamados chitas, son felinos moteados que se distribuyen en la zona de sabana del sur, oeste y noroeste del continente africano. Los guepardos basan su manera de cazar en la velocidad y en su extraordinaria visión. Estos felinos, únicos representantes del género Acinonyx,pueden alcanzar hasta los 115 kilómetros por hora en una carrera recta. El problema recae en que sólo pueden aguantar este ritmo durante pocos metros debido al gasto energético y al aumento rápido de su temperatura corporal. Además, una vez que terminan de correr su presa queda desprotegida porque están demasiado débiles para sostener una lucha cuerpo a cuerpo. Otros carnívoros se aprovechan de esta situación y se comen la presa cazada por el guepardo, así que a éste sólo le queda observar. Esto ha llevado a que la efectividad de caza sea baja y los mantenga en peligro de extinción.

Distribución basada en los datos del zoológico de San Diego. Obtenida de http://es.wikipedia.org/wiki/Acinonyx_jubatus

 

Llevemos esta explicación previa a una vertiente evolutiva.

Primero supongamos que los guepardos tienen un pelaje de cierto tamaño, digamos unos diez a 15 centímetros de largo, y que esto permite que la resistencia del aire no sea tan grande, por lo que pueden correr a 115 kilómetros por hora como máximo. También  debemos especificar que este pelaje los mantiene a determinada temperatura corporal ante el calor incesante que se vive en la sabana africana. Recordemos que en este momento sólo tomaremos un organismo y una característica para explicar la evolución. En realidad tendríamos que tomar en cuenta también la fuerza de los músculos o la capacidad calorífica de la piel de los guepardos para tener una idea fehaciente y completa de la evolución de estos organismos. Pero por ahora sólo centrémonos en el pelaje así como en la temperatura y resistencia al aire que pueden llegar a soportar.

Continuando con nuestra hipotética historia, avancemos unos miles de años hacia el futuro en donde África se separará en dos continentes por el Gran Valle del Rift. Imaginemos que esta división también llevará a que la población de guepardos quede paulatinamente dividida en dos: una que poblará la zona sur del continente, y otra que poblará una pequeña parte del oriente africano.

Este proceso es conocido como vicarianza y se basa en la división de una población a partir de una barrera geográfica. La vicarianza es una de las formas en que se lleva a cabo la creación de nuevas especies. Como las poblaciones ya no se pueden seguir reproduciendo entre sí, cada una sigue un camino evolutivo diferente. Imaginemos que a un árbol que está creciendo le ponemos una división en el centro de su tronco; de ahora en adelante el árbol se desarrollará por dos caminos distintos y se dividirá. Estas ramas que surjan del árbol tomarán rutas distintas y no se podrán juntar nuevamente. Lo mismo sucede con la vicarianza.

Ahora supongamos que la división de África sigue hasta que la zona sur del continente se separe a tal velocidad y con tanta distancia del origen que termine en una zona más fría con un clima templado. También supongamos que la parte oriental, al acercarse a los desiertos de Arabia, cambia su clima a uno más caluroso y más seco que la sabana. Las condiciones de los ambientes serán tan distintas que las poblaciones tendrán que cambiar adaptándose al nuevo medio en el que se encuentran. De esta manera sucede la evolución.

Volvamos al ejemplo de los guepardos para explicar la evolución de manera más detallada.

Ahora que África está dividida, se imposibilita la reproducción de los guepardos del sur con los de oriente. Por un lado, para los guepardos de África Oriental el pelaje será perjudicial si es abundante ya que calentará sus cuerpos y necesitarán más agua para tolerar el calor del Medio Oriente. Por el otro, los guepardos sudafricanos requerirán de un pelaje más abundante, ya que el frío de un clima templado al que no están acostumbrados no les permitirá sobrevivir con uno delgado y corto. Las características físicas de ambas poblaciones de guepardos cambiarán para adaptarse a su nuevo entorno.

Pero, ¿cómo sucede este cambio? ¿Los guepardos simplemente se dan cuenta de que los continentes se mueven, de que el clima cambió y de que necesitan evolucionar? ¿Por eso lo hacen? La respuesta es no. En principio debemos pensar que la evolución es un evento extrínseco a los seres sobre los que actúa. Esto es: los guepardos nunca se dan cuenta de que están evolucionando. Como la evolución es un proceso que tarda muchas generaciones y miles o millones de años en ocurrir, no podrían tener conciencia de que están cambiando para volverse una especie más adaptada. El cambio simplemente sucede.

Digamos, como habíamos propuesto, que el pelaje de la población de guepardos antes de que África se separara era entre diez y 15 centímetros. Este tamaño del pelo es dado por la información genética de las células de la piel que permiten la producción de más o menos pelo. La información genética se encuentra ordenada en los genes. Los genes son como carpetas que mantienen archivada la información para que las proteínas se forjen. Supongamos, para fines didácticos, que sólo existe un gen específico para producir las proteínas del pelaje de los guepardos. En función de cómo se exprese el gen, es decir, en función de qué tanta proteína se produzca, el pelaje será más corto o más largo, pero con la restricción de que en este caso el pelaje no pueda ser menor a diez ni mayor a 15 centímetros.

Esta restricción se daba por la presión ambiental que se ejercía sobre los guepardos originales, cuando las dos poblaciones eran una sola. El ambiente no permitía que los guepardos produjeran más o menos de esta proteína porque estaban en la sabana, el cual no los dejaba salirse de ese rango. El clima seleccionaba a los guepardos que tuvieran este rango de tamaño de pelaje y a los otros literalmente los aniquilaba, no los dejaba sobrevivir. Tan sólo los guepardos que cumplían con estos parámetros estaban adaptados tanto en temperatura como en velocidad (por la resistencia al aire) al ambiente africano que la naturaleza les había proporcionado. A esta elección condicionada por las características naturales se le conoce como selección natural.  A pesar de que ésta no es la única fuerza que actúa en la evolución, sí es una de las importantes.

La selección natural sirve como filtro en la evolución. En el África antigua de los guepardos había condiciones naturales que no les permitían tener un pelaje fuera del rango ya establecido anteriormente porque, si algún guepardo nacía fuera de este rango, las condiciones naturales lo exterminaban. La selección natural es la encargada ya sea del exterminio o de la protección de organismos con respecto a este rango dado por las condiciones ambientales.

Sigamos con nuestra historia de los genes que, según hemos argumentado, producen que el pelaje sea más largo o más corto en los guepardos.

La información genética en los seres vivos que se reproducen de manera sexual cambia a través de las generaciones. Es por ello que no somos idénticos a nuestros padres, sino parecidos. La información de los genes de nuestro padre se mezcla con la de nuestra madre y se elige aproximadamente la mitad de una línea parental y la mitad de la otra. El problema es que en ciertas ocasiones los genes no se dividen de manera equitativa, y puede que un gen quede duplicado o eliminado. No es la única forma en que se da esta duplicación o disminución, pero sí es la más común en la variabilidad de los seres vivos pluricelulares.

La duplicación llevará por lo general a que se produzca el doble de proteínas, y la desaparición del gen llevará a que se dejen de producir. Este proceso puede resultar en ventajas o desventajas evolutivas según el lugar del genoma en donde ocurra, pero esta denominación de ventaja o desventaja depende muchísimo del ambiente en el que se halle el ser vivo.

En el ejemplo de los guepardos, antes de que se separaran los continentes, no podían permitirse tener ni una duplicación ni una disminución en la expresión de los genes que afectan el pelo, pues el tamaño del pelaje aumentaría o reduciría fuera del rango que la selección natural permite.

Ahora que los guepardos se encuentran en dos ambientes distintos, la selección natural modificará el filtro de exterminio o protección de los guepardos. Los guepardos sudafricanos que ahora nazcan con una duplicación de genes tenderán a desarrollar pelaje de unos 15 a 20 centímetros de largo, lo cual los protegerá del clima templado que ahora es su nuevo ambiente. Los guepardos orientales que nazcan con una disminución de la expresión genética tenderán a desarrollar pelaje de unos cinco a diez centímetros de largo, lo que les ayudará a soportar el calor de su nuevo ambiente.

No es que los guepardos que ya se encuentran en el oriente desarrollen un pelaje más corto para evitar el calor. Lo que sucede es que el ambiente recorre el rango de protección paulatinamente. Los nuevos guepardos que nazcan habrán de tener el pelo cada vez más corto para que el rango permitido por la selección natural no los extermine. De esta manera es como evolucionan las poblaciones, no los organismos. Un guepardo, al nacer, ya cuenta con la información del pelaje que tendrá durante toda su vida. Si la longitud del pelaje no queda dentro del rango permitido entonces se eliminará de la población y no dejará descendencia. La población de guepardos se mantendrá siempre dentro de este rango y la población se adaptará y evolucionará en conjunto de manera paulatina.

Ya que tocamos el punto de que la evolución sucede paulatinamente, pasemos a una pequeña discusión acerca del tema.

La velocidad a la que evolucionan las especies es muy relativa. Depende de muchos factores: la tasa de mutación de la población, la variabilidad genética, el cambio climático, la tasa de reproducción de la especie, etcétera. Existen teorías científicas que discuten la velocidad a la que sucede (si se quiere obtener más información buscar la Teoría del equilibrio puntuado y la Teoría gradualista), pero algo que sí es necesario recalcar es que no importa la velocidad a la que ocurra la evolución, sino las reglas naturales que no se pueden romper para que ésta suceda.

Utilicemos a algunos de nuestros superhéroes favoritos para describir este fenómeno: los X-Men. Los hombres X son humanos que desarrollan habilidades increíbles por mutaciones en sus genes antes de nacer. Estas habilidades se separan de cualquier característica humana conocida.

Mientras hablábamos de las características de los guepardos vimos que cuando un guepardo nacía fuera del rango delimitado por la selección natural se eliminaba de la población y se eliminaba con él la característica nueva. En los seres humanos el rango de mutación de los X-Men es tan drástico que resulta imposible. Las reglas de la naturaleza no permiten ni que una planta nazca con ojos, ni que un humano pueda  regenerarse ante una herida inmediatamente. Existen diversos niveles de mutación génica que no se pueden superar, y tener un hijo Wolverine está muy por encima del nivel de mutación permitida por la naturaleza de los humanos.

Lo que sí sucede en la evolución es que la población entera debe de ir desplazando el rango que la selección natural permite en conjunto, sin salirse de los límites establecidos y adaptándose de acuerdo con las condiciones ambientales que se le presentan gradualmente.

Utilizando de nuevo a los guepardos -que de mucho nos han servido para comprender la evolución- no sería posible que dentro de la población de guepardos sudafricanos naciera uno con un pelaje de 30 centímetros para protegerse más del frío. El rango aceptado para estos guepardos cambió desde diez a 15 centímetros hasta 15 a 20. Esta transición debió darse a través de muchos años. La población fue cambiando su rango relativamente lento: primero de diez a 15, luego de 11 a 16, de 12 a 17 centímetros, y así sucesivamente hasta alcanzar el rango que los adaptó al ambiente frío del sur de África.

Recordemos que el tamaño del pelaje también afectaba la velocidad de caza; si un guepardo hubiera nacido con un pelaje de 30 centímetros se habría protegido del frío pero probablemente no habría tenido oportunidad de atrapar a sus presas y entonces habría sido eliminado de la población. De igual manera hay condiciones que eliminarían un mutante tan extremo de una población humana. En el caso de Wolverine, la cantidad de energía necesaria para regenerar sus heridas sería inmensa, y la selección natural exterminaría esta característica, junto con el mutante, de la población.

 Ahora que entendemos esto claramente, podemos seguir con la explicación de las extinciones.

Los guepardos del sur de nuestra África hipotéticamente dividida sobrevivieron a su nuevo ambiente porque pudieron adaptarse al frío a la misma velocidad a la que el ambiente cambiaba. Pero volvamos al otro lado del extinto continente africano para observar a los guepardos orientales. Dichos guepardos podrían haber tenido dos finales en nuestra fantástica historia: o no hubo adaptación y la evolución fue más lenta que el cambio ambiental, o se encontraron con otra problemática que los detuvo en su cambio adaptativo. El calor pudo no haber sido el único factor que afectaba a los guepardos orientales; el sol también sería un problema. Al disminuir la cantidad de pelaje, el sol y los rayos ultravioleta lastimarían directamente la piel de los guepardos, produciendo que millones de ellos murieran por laceraciones en la piel, cáncer, o por el simple hecho de no pudieran salir a cazar en el día. Esto quizás llevaría a la extinción de la nueva especie de guepardos orientales que se estaba desarrollando.

No hay que olvidar que existen miles de características tanto de la población como del ambiente que no estamos tomando en cuenta por cuestiones didácticas, pero no debemos olvidar que todas y cada una de ellas influyen en todo momento –aunque en diferentes niveles- sobre la evolución de los organismos.

Para finalizar recapitulemos nuestra analogía con el árbol para tratar de conjuntar todo lo que hemos visto y llegar a una conclusión de cómo suceden los procesos evolutivos, entendiéndolos de una manera sencilla.

Primero habíamos dividido el tronco en dos. Imaginemos que una de las ramas nuevas pudo seguir creciendo porque se encontraba en condiciones plenas de seguir su desarrollo, mas la otra no. El árbol ahora seguirá su camino de «evolución» creciendo y ramificándose hacia un solo lado, dejando una rama terminal sin ramificaciones por el otro lado. Algunas de las ramificaciones nuevas de la rama que sí se desarrolló volverán a detener su crecimiento por razones específicas, y sólo algunas llegarán hasta la punta del árbol para formar hojas, flores y frutos.

En la evolución sucede lo mismo. Los guepardos que eran nuestra rama inicial se dividieron en dos subespecies. Unos pudieron evolucionar porque su constante adaptación y las condiciones ambientales se los permitieron; los otros se quedaron en el camino como la rama que dejó de ramificarse en el árbol. En un futuro aún más lejano, los guepardos que hemos denominado sudafricanos seguirán su camino evolutivo ramificándose a partir de las reglas de selección natural, las mutaciones y las condiciones ambientales que observamos. Algunas ramas desaparecerán y otra llegarán a la cima.

Todos los seres vivos que hoy convivimos en la Tierra provenimos de una rama inicial, un primer organismo común entre todos nosotros, un ser vivo que desapareció como desaparecieron los guepardos africanos para dar lugar a nuestras dos subespecies. Junto con los guepardos, millones de especies fueron extinguiéndose así como las ramas del árbol fueron deteniéndose en su desarrollo mientras otras continuaban: los antepasados de los chimpancés y nosotros, los antepasados de los primates y los demás mamíferos, los antepasados de los mamíferos y los demás animales, e incluso más atrás, los antepasados de los animales y las plantas o las bacterias. En este momento estamos en el mundo todas las hojas (o especies) del árbol de la vida y nos encontramos en un mismo nivel evolutivo.

Pero esto no acaba aquí. Las ramas seguirán ramificándose mientras siga habiendo seres vivos en nuestro planeta, y continuará habiendo extinción y especiación de cualquier ser vivo, incluso del ser humano. Esta ramificación dependerá siempre de las situaciones ambientales, del nivel de mutación y adaptación de las poblaciones de organismos vivos, así como de los rangos de variabilidad que las fuerzas naturales y, principalmente, la selección natural permitan.

Ya seamos humanos o bacterias, las reglas naturales de la evolución actúan sobre nosotros. No somos producto de eventos aleatorios sin sentido, somos consecuencia de sucesos aleatorios delimitados por procesos naturales y nuestra especie es tan sólo una pequeña ramificación de la copa de un árbol con millones de especies entrelazadas.

SUGERENCIAS DE LECTURA

Charles Darwin, Sobre el origen de las especies por selección natural, John
Murray, 1859.

Richard, Dawkins, The God Delusion, New York, Houghton Mifflin, 2006.

Douglas J. Futuyma, Evolution, Sinauer Associates 2009.

Stephen Jay Gould, «Brontosaurus» y la nalga del ministro, Barcelona, Biblioteca de bolsillo, 2005.

Juan J. Morrone y Patricia Magaña, Evolución biológica. Una visión actualizada de la revista Ciencias, México, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, 2009.

Josef H.Reichholf, La aparición del hombre, Munich, Biblioteca de bolsillo, 2001.

Mark Ridley, Evolution, Wiley-Blackwell, 2004.

NOTAS


[1] AP. «Papa: La humanidad no es algo aleatorio de la evolución”, en La Crónica de Hoy, 23 de abril de 2011.

__________

Daniel Ochoa Gutiérrez (ciudad de México, 1989). Espécimen tipo de la deplorable e infecciosa especie humana. Perteneciente a la Familia Biología, del Orden Facultad de Ciencias, Clase Universidad Nacional Autónoma de México. Estudiante de octavo semestre que disfruta aprender y divulgar el conocimiento obtenido. Futuro primer hombre en pisar Marte y procrear una familia marciana. Tesista en servicio social dedicado en principio a cualquier asunto relacionado con biología molecular, evolución, origen de la vida y astrobiología; aunque aún en un estado parásito-larval. Es miembro del consejo editorial de Cuadrivio.

Tags: , ,

5 comments on “Una explicación para aclarar la evolución

  1. Daniel Ochoa Gutiérrez on said:

    Hilda:
    Mi mamá está totalmente de acuerdo contigo y me disculpo por haber excluido al género femenino del artículo. Lo que sucede (y no me justifico, sólo explico el razonamiento científico de los biólogos sistemáticos) es que en biología se conoce a los humanos como todas las especies que pertenecen al género “homo” ( siendo homo erectus, homo habilis, etc.), y a hombre cómo sólo aquellos organismos pertenecientes a la especie “homo sapiens sapiens”. Prometo tratar de evitarlo lo más posible en un futuro pero de verdad no fue con ningún afán de despreciar ni marginar a más de la mitad de los seres de nuestra especie.
    Lo de vasto es cierto y espero sea corregido lo antes posible.
    Muchas gracias por el comentario

  2. Hilda Salazar on said:

    Mi querido Daniel:

    Me gusta ver los artìculos publicados, asì es que visitè la revista. No voy a discutir sobre las teorìas de la evoluciòn porque soy harto ignorante. Sólo un par de comentarios de redacción: vasta como amplia, grande es con esta v pequeña… creo yo. Y pos luego se habla de las personas, del gènero humano como hombre. Las cosas han cambiado y las mujeres queremos ser nombradas incluyendo nuestras evoluciones, involuciones y mutaciones. Un abrazo

  3. Daniel Ochoa Gutiérrez on said:

    En primer lugar gracias por la felicitación, seguimos trabajando para ser mejores y para que nuestros artículos les gusten más.

    Segundo: Sí existen modelos evolutivos en los cuales no quise ahondar porque me llevaría mucho más espacio y podría dejar de ser entendible. Si te interesa mucho, en los libros de Futuyma y Ridley que están en la bibliografía puedes encontrar más información sobre modelos en la parte de evolución molecular. Estos libros están en la Facultad de Ciencias.

    Tercero: La idea es que no puede haber una mutación tan extrema que produzca un pelaje tan largo (30 cm en este caso específico). Las mutaciones permitidas por las fuerzas evolutivas (como la selección natural) siempre están dentro de cierto rango posible, lo cuál en este caso no abarca más de 15 a 20 cm.

    Cuarto: Los gusanos a los que haces referencia también son parte del ambiente que modifica a otros seres vivos, no es como si una especie (gusano) atacara a otra por placer. Las especies tienen que adaptarse a todo su medio, incluyendo a seres vivos que compitan con ellos o se beneficien de ellos como una plaga (por eso existen adaptaciones a los parásitos).

    Quinto: Así sucede, yo sólo lo puse en palabras, pero ¡¡gracias!!

    Sexto: Yo sé, es lo más divertido del artículo jeje

  4. Juan Contreras on said:

    En primer lugar felicidades, me da gusto que sigas escribiendo.

    En segundo. Me pareció muy interesante el artículo y aventurándome a datos tal vez desconocidos no se si en algunos libros hablen de probabilidades de adaptación, si hay algún modelo numérico que hable de ello, remarcando lo que tu mencionas depende de muchos factores.

    Tercero. En la parte del pelaje que hables que no sería posible de 30 cm excluyes una mutación supongo.

    Cuarto. Lástima que en el árbol algunas hojas se conviertan en GUSANOS y se destruyan a las demás. Aunque me gustaría pensar que todo es parte del ciclo de la vida, no debe una especie decidir el destino de todas las demás, incluso ser el factor más importante de adaptación.

    Quinto. Me agradó tu frase “de esta manera evolucionan las poblaciones, no los organismos”

    Sexto. Me gusto más toda las payasadas que pones de marte jajaja. Saludos

  5. Pingback: Ecos de Irlanda | Revista Cuadrivio

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *

*

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *

30.527 Spam Comments Blocked so far by Spam Free Wordpress

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>