La evolución biológica y el fin que no persigue

Solemos creer que la evolución es un proceso lineal en el que los organismos van haciéndose más complejos y adaptándose mejor al medio natural. Pero, ¿realmente ocurre esto en el tiempo profundo, en el lento transformarse de la vida? En este artículo encontramos diversos ejemplos de la no-linealidad evolutiva y de por qué es inadecuado hablar de perfeccionamiento en una historia donde ha habido más fracasos que éxitos.

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Solemos creer que la evolución es un proceso lineal en el que los organismos van haciéndose más complejos y adaptándose mejor al medio natural. Pero, ¿realmente ocurre esto en el tiempo profundo, en el lento transformarse de la vida? En este artículo encontramos diversos ejemplos de la no-linealidad evolutiva y de por qué es inadecuado hablar de perfeccionamiento en una historia donde ha habido más fracasos que éxitos. 

Carlos Jesús Balderas Valdivia, Biaani Pérez Niño y Biiniza Pérez Niño

  

Existe la idea equivocada de que la historia de la vida en el planeta produce y mantiene linajes de organismos más complejos, excelentes, más diversos o que siguen un camino progresista. Sin embargo, basta recordar que aún animales tan extraordinarios como los dinosaurios, o tan diversos y complejos como los trilobites, cada cual dominando en sus respectivas épocas, desaparecieron de la faz de la Tierra. Esto nos ayuda a ver que ningún organismo tiene la existencia asegurada, como no lo ha tenido más del 99% de las especies conocidas en el planeta, ahora ya extintas. Sin importar lo bien o mal equipados que estén los seres vivos, éstos no mostrarán un rumbo definido o progreso durante su evolución, y tendrán las mismas posibilidades de extinguirse entre las especies.

Un ser vivo es un ente, formado por elementos que lo caracterizan y tienen la capacidad de crear situaciones para auto-preservarse. Esto implica invertir y regular energía para su existencia, es decir, para conservar su estado material básico y las capacidades funcionales que se derivan de este estado. El concepto anterior puede generar la idea de que los organismos se mantienen en equilibrio, pero la realidad es que hay una ley natural que todos siguen mientras vivan, y es el hecho de que todos, sin excepción (incluidos los virus), están en constante cambio.

No hay criatura que con el paso del tiempo se mantenga igual en su estructura y función desde su aparición. A nivel de individuos hay procesos continuos de adaptación al ambiente circundante. Si brincamos a una escala mayor, las especies y sus poblaciones cambian con el tiempo, aunque algunas notablemente más rápido que otras, a esto se le llama evolución biológica, y es un fenómeno natural. Si bien la mayoría de las personas lo pueden intuir como una idea de transformación de los organismos, no resulta tan fácil para todos comprender la manera en que sucede. Incluso puede no ser claro que ésta participa en uno sus efectos más vistosos: la diversidad de seres vivos que conocemos. Lo mismo pasa con el ambiente terrestre. Éste nunca ha sido estable, y tarde o temprano sufre variaciones que al final de cuentas son el motor que impulsa la evolución y la aparición de la biodiversidad en el espacio-tiempo.

La no-obviedad de los mecanismos evolutivos durante la milenaria civilización humana ha sido tal, que no fue sino hasta hace siglo y medio que se pudo concebir la teoría evolutiva por Darwin y Wallace, seguida por su complemento con las teorías modernas del siglo pasado. Es así que en la actualidad se conocen los procesos operantes de la evolución, como son la mutación, la deriva génica, la recombinación genética, la selección sexual y la selección natural, entre los más estudiados. Y, sin embargo, siguen quedando estas ideas equivocadas sobre el sentido que tiene la transformación de la vida, tales como pensar en la perfección de las especies sobre otras. La evolución no significa mejoramiento y perfeccionamiento, sino cambios en las características de las especies que sean heredables.

A pesar de que hay evidencias directas de la evolución a pequeña escala o en corto tiempo (microevolución), como la selección artificial en perros, gatos, ganado, el melanismo industrial de la polilla Biston betularia, etc., una de las razones que ha dificultado a las personas entender el proceso evolutivo es el factor «tiempo a gran escala». La razón de esta dificultad es la escala de tiempo en la que vivimos los humanos, pues apenas alcanzamos a vivir 100 años (en los mejores casos), mientras que la evolución de una especie puede hacerse notar en miles o, en su mayoría, millones de años (macroevolución).

Este entendimiento no es sencillo y ha requerido de diversas fuentes de conocimiento; una de ellas, es el descubrimiento de los fósiles, un legado de la historia que narra la vida pasada de las especies y sus linajes. Pero encontrarlos no basta. Para que los restos de esas especies logren narrarnos parte del pasado es necesario saber hace cuánto tiempo vivieron, y es gracias a la tecnología actual, con ayuda de isótopos radioactivos, que se ha hecho posible. Su decaimiento hacia la estabilidad isotópica se correlaciona con el momento histórico de eventos ocurridos en miles o millones de años. Otra de las ramas de la ciencia que ha ayudado a la comprensión de los procesos evolutivos es la genética. Desde el descubrimiento de las leyes de la herencia y los genes como unidad material que dicta las características de la vida, hasta la visión global que hoy se sabe sobre la dinámica de las especies en su medio (genética de poblaciones). Esta última permite entender cómo fluyen, se establecen o divergen los rasgos de una especie, tanto en el espacio como en el tiempo, y esto ha ayudado de sobremanera para saber cómo ocurren los cambios, pero sobre todo, cómo estos cambios pueden pasar de una generación a otra, logrando establecerse definitivamente.

Como se mencionó anteriormente, existe la creencia de que las especies buscan ser más complejas y aunque, en efecto, si hay formas con esta constitución, la evolución no lleva esa dirección. Todos los organismos somos un mosaico de caracteres ancestrales y derivados (o sea, más novedosos). Además, desde el más elemental de los seres vivos, como una bacteria, hasta el más complejo organismo, como nosotros los humanos, compartimos exactamente el mismo material hereditario, el ADN. En todo caso, la complejidad de la vida se aprecia en los niveles de organización de la célula, tejidos y órganos. Pero lo más importante, y sin que nada tenga que ver la perfección o la superioridad, es que coexisten tanto formas extraordinariamente elaboradas como los mamíferos, o como los organismos unicelulares con una constitución básica, cada uno adaptado a su entorno y al tipo de vida que llevan. Estos últimos, más antiguos que los mamíferos y que nos superan en términos de biodiversidad, son tan capaces de sobrevivir en el planeta como nosotros, habitando ambientes que ningún otro organismo podría… ¿cabe pensar todavía que esas pequeñas criaturas son seres «menos evolucionados»?

Probablemente, si hubiera una evolución con dirección a la excelencia, las especies más complejas y progresistas ejercerían algún efecto sobre la diversidad, llegando al reemplazamiento de las especies restantes y la constante permanencia de las avanzadas. Sin embargo, en la historia del planeta esto no es algo que suceda.

Figura 1. Opaninia regalis. Foto tomada de: Royal Ontario Museum http://www.museevirtuel-virtualmuseum.ca/edu/

Figura 1. Opaninia regalis. Foto tomada de: Royal Ontario Museum http://www.museevirtuel-virtualmuseum.ca/edu/

En el yacimiento fosilífero del Cámbrico Burgess Shale, en Columbia Británica, se encontró unos de los fósiles más enigmáticos y únicos en la vida del planeta, Opabinia regalis, un depredador probablemente artrópodo de casi 8 cm, con cinco ojos, una gran probóscide flexible, alerones para el nado, sin patas y sin cabeza segmentada [Fig. 1]. Esta extraordinaria criatura, compleja y sofisticada, que podía ver en ángulo de 360° mientras buscaba presas en el fango marino con su larga probóscide (sin dejar de vigilar), simplemente desapareció hace 500 millones de años sin dejar huellas de su relación filética con otros grupos ni linajes, como muestra de alguna radiación adaptativa, lo que nos lleva a pensar que «cinco ojos no son mejor que dos». Este sorprendente animal había evolucionado hasta tener sus peculiares características, sin embargo, llegó un punto en el que su condición genética, por perfecta que fuera, no le permitió adaptarse a su entorno cambiante.

Los seres microscópicos, como las bacterias, son un buen ejemplo de cómo la evolución no pretende lograr un perfeccionismo adaptativo. Los ciclos de vida de estos organismos son tan cortos y repetitivos, que en algunos casos podemos apreciar su evolución, ya sean variaciones metabólicas, de función celular, de comportamiento, morfología, etc., que incluso pueden observarse hasta a nivel de estructura genética. En lo cotidiano, hoy vemos como, por efecto del abuso de antibióticos, la migración humana y transporte de miles de productos animales y vegetales alrededor del mundo para consumo, han surgido nuevas presiones selectivas que favorecen la evolución de los microorganismos. Sin embargo, aunque se puedan percibir estos fenómenos, en ningún caso nadie ha podido decir a priori, que esos cambios quieran alcanzar una superioridad ante sus formas ancestrales; por ejemplo, siendo multi-resistentes a todos los antibióticos u hospedarse en cualquier organismo para evitar la especialización o confinamiento ecológico.

De la misma manera, pero en lapsos de tiempo geológico, este proceso también sucede en otras formas de vida. Los reptiles por ejemplo, son buenos modelos para explicar el grado de cambio macroevolutivo. Esto se debe a que son organismos más familiares y relativamente grandes que llevan viviendo en el planeta cerca de 320 millones de años. Ellos muestran una gran diversidad en formas de vida, mismas que nos permite establecer comparaciones adaptativas y tendencias evolutivas a lo largo del tiempo. Aunque la mayoría de ellos se ha extinguido, nos sirven, junto con las formas actuales, para  comprender cómo se comporta el fenómeno de la evolución biológica, empezando por entender cómo es que hay una mayor prevalencia de especies desaparecidas que de especies sobrevivientes.

Es una realidad que la evolución biológica es una historia de vida y muerte, de hecho, más de muerte que vida. Y por extraordinario y opuesto que parezca, el fenómeno de la muerte es el que nos ha ayudado a descubrir que la transformación de la vida ha ocurrido desde sus inicios hace más de 3,500 millones de años cuando apareció en el planeta.

 Figura 2. A: Retroceso anatómico de un reptil ictiosaurio, originalmente terrestre, a una forma acuática con forma de pez (reconstrucción de Ichthyosaurus tomada de http://www.ucmp.berkeley.edu/diapsids/ichthyosauria.html). B: Pez espada (Xiphias gladius; tomado de http://www.fishbase.org/).


Figura 2. A: Retroceso anatómico de un reptil ictiosaurio, originalmente terrestre, a una forma acuática con forma de pez (reconstrucción de Ichthyosaurus tomada de http://www.ucmp.berkeley.edu/diapsids/ichthyosauria.html). B: Pez espada (Xiphias gladius; tomado de http://www.fishbase.org/).

A estas alturas ya podemos hacer a un lado la idea de que la transformación biológica sea finalista o siga una dirección. Lo único que no podemos negar es que el camino que sí ha seguido la evolución biológica es mantener la vida misma. Una primera prueba de que la evolución no tiene un rumbo definido y diferente al de la perpetuación, es el hecho de que hay especies avanzadas con convergencias evolutivas a formas primitivas, lo que podríamos llamar «retrocesos evolutivos» (contrarios a un progreso). Y para esto, sabemos que algunos reptiles mesozoicos como los ictiosaurios [Fig. 2], reconstruyeron retrospectivamente su cuerpo para ser estructuralmente semejantes a sus ancestros lejanos, los peces. Estos reptiles ya extintos, a pesar de su sofisticación en la escala evolutiva, muestran un aspecto asombrosamente parecido al de un pez espada, incluso con un diseño corporal similar al de los tiburones (peces cartilaginosos).

El segundo ejemplo es el de los plesiosaurios y mosasaurios que, aunque de linajes diferentes, de igual manera retrocedieron anatómica, conductual y fisiológicamente para regresar al ambiente acuático (y por lo tanto no continuar o «mejorar» el linaje terrestre), en donde nuevamente desarrollaron caracteres anatómicos como las extremidades con forma de aletas; es decir, con apéndices laminares hidrodinámicos previamente adoptados por los antepasados de los peces.

Un tercer ejemplo vivo es el de algunos «dinosaurios modernos», las aves,  que después de haberse adaptado al ambiente aéreo y al vuelo, muestran un retroceso a la vida completamente terrestre como en el caso del kiwi, el avestruz, el casuario, el ñandú y otras especies. ¿Por qué abandonar tan envidiable adaptación al medio aéreo?, adaptación evolutivamente compleja que pudo hasta vencer la fuerza de gravedad a pesar de ser animales pesados si se comparan con los invertebrados voladores por ejemplo. La explicación: no hay planes a futuro de la evolución que persiga una mejoría ente las demás especies (p.ej. los demás vertebrados). No importa si el vuelo les permitiera poblar más espacios, llegar más lejos y a mejores lugares. Es la modificación del ambiente biótico y abiótico los que dictan el momento del cambio, y no necesariamente en una dirección, sino que dictan una nueva posibilidad de seguir viviendo, para aquellos que genéticamente tienen la posibilidad de hacerlo.

Por si fuera poco, y continuando con las aves, algunas formas marinas como los pingüinos evolucionaron a una especie de «peces emplumados», lo que bien podría llamarse «el retroceso del retroceso». Como en sus orígenes, el medio acuático marino ha estado lleno de depredadores, más que el medio aéreo, por lo que surge la doble pregunta ¿por qué dejar la seguridad del aire y regresar al agua de nuevo? La respuesta es, en todo caso, que la evolución es azarosa y oportunista, va obedeciendo la apertura de nuevos nichos y el ofrecimiento de explotar los recursos energéticos para sobrevivir; muchas veces, sin importar el origen de los linajes, siempre y cuando su capacidad de adaptación los lleve a desarrollar los diseños básicos (por ejemplo: apéndices con forma de aletas y cuerpos hidrodinámicos), aunque esto exprese convergencias evolutivas con características ancestrales.

Otra prueba de que la evolución no es un proceso lineal y progresivo, es que en la historia natural de las especies se incluyen éxitos y fracasos, y como se dijo anteriormente, más fracasos que éxitos. Qué mejor ejemplo que las cinco extinciones masivas que han ocurrido en la Tierra para demostrar esos fracasos. De estas, la más famosa, aunque no la más importante por su magnitud, es el caso de la extinción de los grandes reptiles como la mayoría de los dinosaurios (excepto las aves). En su momento fueron las formas vertebradas más variadas y colosales que ha creado la naturaleza, y si algún humano hubiera estado ahí para verlos, podría haber asegurado que era la máxima expresión de vida por su diversidad y adaptaciones prácticamente a todos los medios: tierra, agua y aire. Sin embargo, una vez  más, y no importando que tan perfectos fueran en sus adaptaciones para sobrevivir, ni que tan grandes pudieron llegar a ser, un factor climático fue suficiente para poner fin a su existencia en la faz del planeta.

Una prueba más de que la evolución no tiene una dirección definida nos la dan las especies pancrónicas, es decir, las coloquialmente llamadas «fósiles vivientes». Las tortugas sirven de buenos ejemplos [Fig. 3]. Hemos mencionado que los sistemas vivos no dejan de cambiar, pero algunos lo hacen a tasas de tiempo muy bajas. Si el proceso evolutivo siguiera una trayectoria definida, una de ellas sería complejidad como una manera de establecer la supremacía ante las demás especies. Sin embargo, la historia de la vida nos demuestra que con las adaptaciones básicas a las variaciones ambientales, algunos clados enteros no necesitan buscar esta transformación continua hacia la complejidad, permitiéndoles subsistir extensamente en el tiempo con ese diseño anatómico, fisiológico y conductual básico. Y que las variaciones dentro de esos clados son acomodos más finos a ambientes particulares.

Lo anterior sucede exactamente con los quelonios, o mejor conocidos como tortugas. Estos reptiles son de los más primitivos que se conocen (más de 220 millones de años), y también de los más antiguos en la evolución de estos vertebrados. Arquitectónicamente las tortugas no han cambiado desde que aparecieron en la tierra. Siempre han mantenido su estructura básica que consiste en un caparazón con plastron que encierra órganos internos y que sólo permite exponer las patas y la cabeza; son resistentes a la falta de alimento y al dolor, y se adaptaron a casi todos los climas, excepto a los muy fríos. Las tortugas han visto el surgimiento de muchos linajes contemporáneos a ellos, hoy ya extintos. Han resistido el paso de cataclismos globales que acabaron con la mayoría de los reptiles mesozoicos (p.ej. los ictiosaurios, los plesiosaurios y los grandes dinosaurios). Por supuesto, presenciaron el surgimiento de los reptiles modernos junto con la radiación adaptativa de sus correlativos, las aves, además de la clase dominante actual, los mamíferos. Los quelonios no han necesitado ser animales ágiles, ni desarrollar adaptaciones sobresalientes para su defensa, modificar su sistema cardio-vascular o desarrollar mayor complejidad en su sistema nervioso, y su coexistencia con criaturas más complejas, más diversas, más recientes o más antiguas, no indican una trayectoria evolutiva definida.

Con respecto a la evolución, se puede hablar de especies más modernas, o más recientes en un determinado clado. Se pueden señalar incluso que hay niveles de complejidad de acuerdo al arreglo celular y la expresión fenotípica entre las especies de ese clado. Pero no se puede decir que existen especies que estén en la cúspide evolutiva, insinuando que tienen un nivel de superioridad (como erróneamente se ha querido ver al ser humano). Lo que sí se puede demostrar es que existen especies o taxones exitosos por mantenerse más tiempo sin haber tenido grandes cambios fisiológicos o estructurales, como las miles de especies de bacterias o protozoarios que aparecieron hace más de 300 mil millones de años, o como los complejos mamíferos surgidos 270 mil millones de años después que los anteriores.

Finalmente, lo que ocurre en la naturaleza es un fenómeno propio, pero lo que pasa sobre las manos de los humanos es otra cosa. Si bien es cierto que en el medio natural, la evolución de los seres vivos no pretende alcanzar algún fin como el progreso, hoy en día los humanos estamos con las puertas casi abiertas para poder guiar la evolución de algunas especies en la dirección que nos convenga. Esto sería tan simple como reemplazar un gen deletéreo mutado por uno sano, y no dar cabida a que las fuerzas de selección natural operen sobre los individuos, o tan simple como dejar a un lado el azar y seleccionar intencionalmente el juego de genes que queremos hacer prevalecer durante y posteriormente al evento reproductivo de las especies deseadas ¿sabrá la humanidad las verdaderas consecuencias de esas acciones, o tendrá que atenerse a un fatal desenlace de la especie humana por no conocer el efecto multivariado del ecosistema Tierra sobre la alteración genética de las especies?

Laboratorio de Biodiversidad, Universum, Museo de la Ciencias, Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM, Zona Cultural Universitaria, CP 04510, México, D.F.

 

 

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Carlos Jesús Balderas Valdivia es académico de la DGDC y profesor de la Facultad de Ciencias, ambas de la UNAM. Es herpetólogo y tiene profundo interés en la divulgación de las ciencias biológicas. Fue presidente de la Sociedad Herpetológica Mexicana A. C.

Biaani Pérez Niño es bióloga especializada en el estudio particular de los reptiles, enfocándose en la conservación y ecología. Cursó estudios en la UADY.

Biiniza Pérez Niño estudió biología en la UADY. Se dedica a la ecología y la conservación de vertebrados terrestres, especialmente en herpetofauna.

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Posted by Revista Cuadrivio

Revista de crítica, creación y divulgación de la ciencia

  1. Hola, me pareció un artículo muy interesante y muy bien explicado. Los ejemplos utilizados creo que son bastante buenos. Sin embargo, creo que hay un error, pues dicen que las bacterias y protozoarios “aparecieron hace más de 300 mil millones de años”, y también comentan en el mismo artículo que la vida apareció en el planeta “hace más de 3,500 millones de años”. Además sé que el universo tiene una vida aproximada de 10 a 15 mil millones de años, por lo que la cifra de la aparición de las especies más ancestrales del planeta está exagerada.
    ¡Felicidades por su excelente artículo de divulgación!

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