EVOLUCION SINTETICA
El siglo XXI ha nacido con el compromiso de establecer un nuevo orden de ideas en todo lo que nos rodea, incluyendo, por supuesto, a lo que hace diferente a este planeta de otros: la vida, su origen, las diferentes formas de su expresión, su funcionamiento, sus circunstancias, sus momentos y su futuro incierto, en este mundo llamado Tierra. Esta anomalía cósmica ha sido tradicionalmente estudiada por la ciencia de la Biología, la cual se ha ido transformando substancialmente en los últimos años.
La historia natural dejó de serlo con las aportaciones de Darwin y Wallace, quienes convirtieron el estudio de la vida en un gran reto y de esta manera surgió la Biología como ciencia. El desarrollo de la teoría sintética de la evolución, la síntesis moderna, motivó que el estudio de los seres vivos se hiciera a la luz de ella. Ahora la Biología contemporánea, cimentada en esa síntesis y enriquecida con la aportación de información proveniente de campos de conocimiento diversos, funde a la genómica con la bioinformática, la genética evolutiva y otras herramientas para brindar explicaciones novedosas a paradojas que no podían haberse resuelto con la biología tradicional.
A manera de ejemplo, algunos de los supuestos de esta síntesis empezaron a derrumbarse a partir del año 1970 con el descubrimiento de una variación genética extraordinaria, que no era resultado de una evolución estrictamente por selección natural. Se encontró, por ejemplo, que las células han incorporado en su historia, genes, elementos genéticos móviles e incluso orgánulos de orígenes diversos, pero en la transformación de la ciencia de la Biología hay mucho más que sólo la adición de la tecnología genómica a las estrategias comunes de experimentación. Un elemento importante de la Biología contemporánea es la interdisciplinariedad y los esfuerzos por fundir datos e información de dentro y de fuera del campo de las ciencias de la vida como: el estudio del envejecimiento o la muerte celular denominada apoptosis, la permanencia de la reproducción asexual en una gran cantidad de organismos, o bien la epigénesis y el desarrollo de una concepción de evolución en términos de vecindad celular, el estudio de la relación del genoma con el ambiente, la regulación de las expresiones fenotípicas y aún el conocimiento de la posible transmisión de características adquiridas o dependientes del ambiente.
Como se puede apreciar, parecería que la Biología contemporánea se ha volcado sobre lo intraindividual y mucho de ella en relación directa con el ser humano, pero no olvidemos que las especies y los recursos naturales no son inagotables como se pensó durante muchos siglos.
UN POCO DE HISTORIA
La síntesis moderna, como también es conocida la teoría sintética de la evolución, tiene sus fundamentos en el trabajo de Charles Darwin (1809-1882) y los naturalistas del siglo xix. Ellos, por supuesto, utilizando como materia prima las ideas que desde el origen de los tiempos del razonamiento humano se reúnen en las obras de Platón . En éstas la vida, manifestada en las especies animales y vegetales, era eterna e inmutable, obviamente inagotable. Estos pensamientos sobrevivieron por casi veinte siglos, igual que la existencia, imperturbables. Toda la vida y sus manifestaciones tenían una esencia y el trabajo de los naturalistas era encontrar esa esencia; por ello, esta etapa se conoce como esencialismo, idealismo o tipología. Esta última concepción fue llevada a los extremos por los taxónomos de esa época al elegir para cada especie un tipo, el organismo más representativo de esa esencia, imbuida en los tejidos de cada grupo o en el plan estructural de la especie, este último también conocido con el nombre de arquetipo.
Un científico británico al cual debemos el concepto de homología, con la idea de que una estructura se puede manifestar de formas diferentes, fue Richard Owen (1804-1829). Aún sin saberlo a ciencia cierta, literalmente, él percibió que los arquetipos no eran fijos y únicos sino que hay equivalencias en los diferentes organismos, luego entonces la posibilidad de cambio existe. Muchos trabajos acumularon evidencia de que el cambio era posible, pero no de qué manera se daba ese cambio.
Parecería que la primera etapa del razonamiento humano, el qué de las cosas estaba parcialmente resuelto, ahora la pregunta que resonaba en todas las mentes del siglo XIX era el cómo ocurre la transformación en los seres vivos. Podríamos decir que en los años venideros la Biología, término que por cierto fue utilizado por primera vez, en el sentido actual, por Lamarck y que antes se conocía como historia natural, pasó de ser una ciencia descriptiva a una interpretativa. Los pasos definitivos para que esto ocurriera fueron dados por el mismo Lamarck, Charles Lyell (1797-1845), Alfred R. Wallace (1823-1913) y Charles Darwin.
¿Cómo explicar estos cambios? ¿Cuál era la fuerza que los impulsaba? ¿Qué consecuencias tendrían los cambios en el futuro de las especies? Lamarck postuló, lo que de acuerdo con David Hull, son los primeros intentos por formular una teoría de la evolución. Este naturalista francés mencionó tres mecanismos diferentes para la transformación: generación espontánea para los organismos más simples, la existencia de una fuerza que conduce a los seres vivos a ser más complejos y la herencia de caracteres adquiridos. Como es costumbre en la ciencia, ante un paradigma nuevo o diferente no dejan de existir las críticas.
EL PARADIGMA DARWIN-WALLACE
Aunque con sus propias palabras Darwin menciona que nació naturalista, no fue sino hasta un año después de su regreso de la travesía del Beagle, alrededor de 1837, cuando se convierte en un verdadero evolucionista y en 1838 concibe la selección natural como el fundamento de su teoría. Sin embargo y como todos sabemos, pasan 20 años antes de su publicación formal. Por su parte, Wallace se convierte en naturalista cuando cuenta aproximadamente con 13 años de edad.Viaja con Henry Walter Bates al Amazonas en 1848 para reunir datos suficientes y resolver el problema del origen de las especies, pues a diferencia de Darwin, Wallace se encontraba convencido de la mutabilidad de los seres vivos antes de emprender este viaje. Quizá esta convicción provenía de su condición de no cristiano.
La lectura por ambos del trabajo de Malthus, "Ensayo sobre el principio de la población" (1798), en el que se expone el principio según el cual la población humana crece en progresión geométrica, mientras que los medios de subsistencia lo hacen en progresión aritmética, en momentos y circunstancias diferentes, parece haber sido el motivo que llevó a estas dos mentes a concluir de manera similar en cuanto a la selección natural y el concepto de lucha por la existencia o la desaparición del más débil. Como se puede ver, el contexto es principalmente ambiental (ecológico) pues hay una relación directa con el aprovechamiento de recursos y la regulación del tamaño de la población, incluyendo la competencia entre especies.
La teoría de la evolución como idea que explica una realidad difícil de no ver, se venía gestando simultáneamente en varios lugares y en varios tiempos como la vida misma en su origen. Independientemente de los personajes involucrados y de las circunstancias que los llevaron a la conformación de este paradigma, es importante preguntarse: ¿Cuáles son los puntos relevantes de esta gran propuesta?
• Las especies son variables o más bien, los individuos que pertenecen a esas especies. El cambio se puede observar, registrar y medir; sin embargo, este cambio es a nivel de fenotipo. Aparece aquí el germen de una idea: de que existe una unidad de cambio.
• Algunos de estas variaciones o cambios se heredan, es decir pasan a sus descendientes. La forma más sencilla de definir evolución es precisamente esta: descendencia con modificación. Con este principio se establece la línea ancestro-descendiente y la percepción de transferencia y distribución de las variaciones entre los individuos de un mismo grupo.
• Con la intervención de generaciones de individuos, los cambios se suceden poco a poco. De esta forma las variaciones son graduales, no se dan a grandes saltos. Este principio corresponde al tercer elemento de la teoría: el tiempo.
• En cada generación se producen más descendientes de los que se mantienen vivos, luego entonces este crecimiento debe estar regulado de alguna manera. Del elemento individual se deriva el componente grupal, la lucha por la existencia rebasa al individuo e involucra la subsistencia de un número de ellos que puedan asegurar la permanencia de la especie. Surge de esta forma el pensamiento poblacional.
• Proporción de cambios variable. La distribución diferencial de la variación es resultado de una reproducción no azarosa, por lo tanto tampoco la sobrevivencia es aleatoria y los organismos que cumplen estas dos características parecen ser los que tienen las variaciones más favorables, así la selección natural asegura la mayor eficiencia posible.
TEORIA SINTETICA DE LA EVOLUCION
El gran paso se había dado, un nuevo paradigma existía para explicar la evolución. Este paradigma se dispersó, se analizó, se discutió y se criticó, en algunos casos con gran severidad, durante los últimos años del siglo XIX y los primeros del XX. Durante este tiempo muchas de las preguntas que carecían de respuesta, en los trabajos de Darwin y de Wallace, se mantuvieron en el aire ¿Cuál es la fuente de la variación presente en los organismos y como ésta se lleva a la progenie? ¿la evolución es gradual o por saltos?¿la evolución se inicia en individuos, poblaciones o en especies? ,qué es una especie?¿la distribución geográfica es producto también de la evolución? ¿es necesaria una barrera geográfica para la formación de especies nuevas?¿porqué ciertas especies se extinguen?¿cuál es el papel del aislamiento?
Como se pensaba antiguamente y durante el tiempo de Darwin-Wallace, la herencia significaba la unión de dos individuos con la consecuente mezcla de sus caracteres, lo que lleva a una dilución o decremento de la variación y no a su incremento. Esta postura fue debatida y resuelta por el famoso Johann Mendel (1822-1884), conocido como Gregorio después de que fue ordenado sacerdote y quien en 1866 había publicado un manuscrito en donde explicaba su teoría de la herencia particulada, contraponiendo a la idea mezcla la de trasmisión de partículas que pasan de una generación a otra sin alterarse. Desagraciadamente el trabajo de Mendel, "Experimentos sobre híbridos de plantas"(1866), no fue extensamente conocido, aunque sí raramente citado, y no fue sino hasta 1900, redescubierto por tres botánicos: de Vries (1848-1935), Correns (1864-1933) y Tschermak (1871-1962). Estos investigadores, al igual que los creadores del paradigma de la evolución, llegan en cuestión de meses a publicar en lugares independientes conclusiones similares basadas en el trabajo “perdido” de este religioso. Aunado a esta contribución se generaron algunas otras posibles respuestas a la pregunta del cómo, entre ellas destacan el neo-lamarkismo, la teoría de la ortogénesis y la de la mutación.
Pasaron treinta años de revolución intelectual alrededor de todas estas evidencias y datos para que tuviéramos otro gran salto en la historia de la evolución como hipótesis-teoría-ley o al mismo tiempo un concepto-proceso-resultado. La herencia es un juego de probabilidades y proporciones. Por estas razones, para descifrar el juego era imprescindible la participación de las matemáticas; así durante los años 1930-1940 la estadística, la genética de poblaciones y la biomatemática aparecen en el escenario. Algunas aproximaciones de la genética de poblaciones partieron del supuesto de que las poblaciones en la naturaleza eran lo suficientemente grandes como para ser consideradas de tamaño infinito, pero al mismo tiempo habría que considerar el efecto de aquellas que eran muy pequeñas en el proceso evolutivo, dos puntos de vista opuestos pero complementarios. Se evaluaron las presiones de selección, que antes se consideraban poco relevantes en evolución y se determinó que son realmente importantes en el curso de algunas poblaciones. Por primera vez se analizó con cuidado el efecto de un individuo o varios de ellos sobre otros de la misma población y sus repercusiones en el comportamiento de los miembros de una especie, por ejemplo el altruismo (si es que existe).
El resultado matemático de estas investigaciones requería, al igual que hoy en día, de su traducción al lenguaje ordinario para que otros biólogos pudieran aplicar los resultados brindados. La posibilidad de poner a prueba las formulaciones numéricas quedó a cargo de biólogos de campo y laboratorio que a través de la genética, la embriología, la fisiología, la sistemática y sus manifestaciones en poblaciones animales y vegetales, donde la mutación y la recombinación son las principales fuentes de variación.
La teoría sintética de la evolución es un ejemplo temprano de las bondades del trabajo interdisciplinario y multidisciplinario y un prototipo de la transdisciplinariedad. Como resultado de estos esfuerzos, la síntesis moderna postuló:
a) que el fenotipo es diferente del genotipo,
b) los caracteres adquiridos no se heredan,
c) las variaciones hereditarias están basadas en partículas (hoy conocidas como genes) que pasan entre las generaciones,
d) estas partículas mutan comúnmente a una tasa baja,
e) el cambio evolutivo es un proceso poblacional,
f ) la selección natural puede ocasionar pequeñas o grandes diferencias entre especies,
g) esta selección puede generar nuevos fenotipos,
h) las poblaciones naturales son entes genéticamente variados y pueden evolucionar rápidamente cuando las condiciones ambientales cambian,
i) las poblaciones de una especie en regiones geográficas diferentes difieren en características que tienen sustento genético,
j) especiación es el origen de dos o más especies a partir de un solo ancestro, por mencionar los más importantes.
LA POST SINTESIS
Muchos consideran que las teorías científicas son definitivas y que la única forma de moverse de ellas es desechándolas, pero la ciencia y como hoy se ha enfatizado en la biología filogenética, lo que se establecen son hipótesis que pueden ser falseadas para dar paso a una “actualización” que con la suma de evidencias nuevas estas hipótesis se amplían y su campo de circunscripción se ve modificado. La teoría sintética de la evolución parecía en un principio resolver la mayoría de las preguntas que se formularon; sin embargo, con el paso de los años algunas de sus aseveraciones fueron cuestionadas. Un ejemplo es que se consideraba a la mayoría de las mutaciones como ligeras o pequeñas (micromutaciones) y que cualquier cambio mayor (macromutaciones) en un organismo traía como consecuencia su muerte. Pocas mutaciones eran neutrales.
A este respecto, Kimura (1924-1994) postuló durante los años 1960, que la causa principal de cambio evolutivo, a nivel molecular, era la fijación al azar de mutaciones selectivamente neutras. Para él, la mayoría de las mutaciones eran neutras y solamente algunas pocas tenían efectos positivos o negativos. Estudios posteriores sobre la naturaleza del ADN confirmaron que la mayor parte del contenido de este ácido nucleico es de carácter no codificante y con regiones altamente conservadas. Muchos estudiosos de los años sesenta consideraron a la teoría neutralista de la evolución molecular como la propuesta que sustituiría a la síntesis moderna.
Otro reto importante a la síntesis fue desarrollado por Eldredge y Gould en 1972 al recuperar parte del saltacionismo en un modelo llamado del equilibrio puntuado. Estos autores observaron, como lo habían hecho otros estudiosos en el siglo XIX, que en el registro fósil especies nuevas aparecían repentinamente y continuaban sin cambio por periodos prolongados hasta extinguirse aparentemente de la misma manera en que habían aparecido, abruptamente.
Por último, merece ser mencionado el debate concerniente a las unidades que son sujetas al cambio o que sufren selección natural. Estas unidades pueden ser obviamente los individuos, pero también niveles por debajo de esta unidad como los genes o por encima del individuo como las poblaciones o las especies. Es decir, diferentes tipos de entidades biológicas varían en aptitud y estas entidades también tienen una historia evolutiva que debe ser tomada en cuenta. Las grandes transiciones, como las denomina Maynard Smith y Szathmáry, están fundadas en la manera en la que la información es transmitida entre generaciones y un aspecto clave: las entidades que eran capaces de replicación independiente antes de la transición pueden replicarse; después de ella, sólo como parte del todo. Un ejemplo sencillo son los ancestros de la mitocondria y el cloroplasto que hoy sólo se pueden replicar dentro de las células que son sus hospederas. Así, los ácidos nucleicos que en su momento fueron entidades libres y capaces de replicarse por sí mismas, ahora forman parte de células.
Estas células son los elementos de los organismos multicelulares. Estos a su vez forman parte de poblaciones que comparten la mayor parte de su información convirtiéndose en reservorios evolutivos. Luego entonces son la unidad más representativa del cambio y que asegura la permanencia de las especies es la población.
Con el paso de los años muchas teorías se endurecen y no permiten la introducción de nuevos elementos del conocimiento. Esto no ha pasado con la teoría sintética de la evolución quizá porque sus fundamentos siguen siendo la descendencia con modificación y cómo esa modificación se transmite. La naturaleza y comportamiento de esa modificación es la que ha ocupado y mantendrá ocupados a los biólogos durante, seguramente, muchos años más.
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