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La evolución

Hasta este momento, la teoría de Darwin es la única que puede dar,

en términos formales, una explicación a la ilusión de diseño

Steven Pinker

El hombre es un microbio venido a más

Anónimo

La “evolución de las especies”, de acuerdo con la mayoría de los biólogos, es el proceso por medio del cual algunos genes se tornan más numerosos, a expensas de otros que disminuyen en número en el acervo genético de una población. Para Konrad Lorenz, la evolución de los organismos vivos no es más que la adquisición y el almacenamiento de información sobre el medio; en otros términos, es un aumento del contenido de información. Es así como el feto, todavía en el vientre de la madre, lleva incorporados en sus estructuras conocimientos valiosísimos sobre el medio en que habrá de desempeñarse. El pico del colibrí está diseñado exactamente, desde antes de salir del cascarón, para la clase

de flores que lo alimentarán, y el casco del caballo —dice Lorenz— presupone la forma de la estepa sin haberla pisado todavía.

El término “evolución” está asociado con progreso y perfeccionamiento, con aumento de complejidad organizativa y también con adaptación, porque, al evolucionar, por lo regular van apareciendo naturalmente algunas características, como mayor eficiencia en la ejecución de las tareas que le son propias al individuo, mejor ajuste con el medio externo, mayor demanda de energía, más autonomía y control sobre el entorno, y mayor economía y perfección en el diseño.

Figura 2.1 Alfred Russel Wallace, coautor, con Charles Darwin, de la teoría de la evolución

La esencia de la teoría de la evolución de las especies planteada por Charles Darwin, y de forma independiente y casi simultánea por Alfred Russel Wallace (figura 2.1), sigue aún vigente. El proceso evolutivo resulta de la contraposición de dos mecanismos: uno creador de variaciones hereditarias, aportadas por la misma naturaleza, y el otro proporcionado por el medio o nicho ecológico, encargado de efectuar la selección. En principio, el modelo es muy sencillo, tanto que resulta paradójico para más de uno, pues en unas pocas líneas es capaz de explicar la complejidad de la vida, la complejidad de más alto rango conocida en este planeta. Más aun, es el único mecanismo conocido por el hombre capaz de generar complejidad de manera espontánea, hasta el punto de crearnos la ilusión de que detrás de todo hay un diseñador inteligente.

Modelo darwiniano

Una manera fácil de comprender la esencia de la evolución es observar lo que ocurre en una granja —como lo hizo Darwin para inspirarse— y presenciar en carne viva el proceso por medio del cual el hombre ha conseguido, en apenas ciento cuarenta siglos, modificar sensiblemente y para su beneficio un amplio conjunto de especies animales y vegetales. Los éxitos de este procedimiento, conocido como “selección artificial”, han sido numerosos y trascendentales en la evolución de la cultura humana. A partir del lobo, en solo catorce mil años de domesticación, el hombre ha obtenido la amplia variedad de razas de perros que ahora conocemos. Una vaca holstein es una máquina de producir leche, a tal punto que muchas de ellas superan la asombrosa marca de ochenta litros por día.

La evolución se lleva a cabo por medio de la máquina evolutiva darwiniana, compuesta por los dos mismos mecanismos que utiliza el granjero para mejorar sus especies: variación y selección; el primero suma, el segundo resta. Permanentemente están apareciendo individuos portadores de novedades hereditarias, que pueden ser anatómicas, fisiológicas o sicológicas, y cuyo principal agente causal son las variaciones en el material genético. Aquellos conjuntos genéticos que mejoren la eficacia reproductiva de los individuos en el nicho ocupado por la especie, en caso de mantenerse estable, tenderán a propagarse en la población, en detrimento de las otras alternativas, competencia llamada “selección natural”. Perdurar en el mundo es una lotería: la mayor eficacia reproductiva equivale a jugar con más boletas. El material genético de los ganadores y las características que determina se difunden por la población y terminan formando parte de los rasgos de la especie. Según el bioquímico Steve Jones (1998), “[l]a evolución es un examen con dos temas; debemos pasar ambos para tener éxito. El primero es estar vivos hasta tener una oportunidad de reproducirnos. En el segundo, la calificación depende del número de descendientes”. Aquel que no llegue a la adultez o no deje descendencia pierde el año evolutivo.

Darwin conjeturaba que si en una población aparecía por azar un individuo mejor adaptado que sus compañeros al medio ocupado en ese momento, tendía a dejar más descendientes que ellos. Por eso, en el modelo clásico se hablaba de “coeficiente de adaptación” (fitness, en inglés), como una manera de medir la capacidad de supervivencia del progenitor y sus herederos, lo que debía traducirse a la larga en una mayor descendencia.

Más de uno de quienes estudian por primera vez el modelo darwiniano se ven confundidos por el concepto de “adaptación”, pues casi con seguridad han observado en los seres vivos una profusión de características no adaptativas. El mismo Darwin, después de publicar El origen de las especies, se dio cuenta de la deficiencia del modelo, y eso lo obligó a modificarlo introduciendo lo que llamó “selección sexual”, complemento indispensable a su coeficiente de adaptación. Darwin pensaba que si un animal, gracias a su plumaje atractivo o a su mayor tamaño y fortaleza, podía vencer a los competidores sexuales, la desventaja de una mayor vulnerabilidad, si la hubiere, se vería recompensada por una mayor tasa reproductiva.

Dimorfismo sexual

Cuando se privilegia la capacidad reproductiva, la selección natural se convierte en selección sexual; que haya sido de común ocurrencia en la evolución de los mamíferos lo atestiguan el mayor tamaño y la profusión de adornos en los machos de varias especies: el mayor tamaño, aunque en ciertas condiciones represente una desadaptación, sirve para tener acceso a más parejas sexuales; los adornos, para resultar más atractivo. Esta asimetría morfológica se conoce con el nombre de “dimorfismo sexual”. Los leones son más robustos y fuertes que las leonas y, además, están adornados con melenas imponentes; los papiones machos pueden llegar a pesar el doble de las hembras, e igual ocurre con los gorilas y orangutanes; y el león marino es desproporcionadamente más voluminoso que las hembras (en la figura 2.2, un macho vigila la posesión más apreciada por su genoma: el harén). En la especie humana y entre los chimpancés también hay dimorfismo, aunque moderado: las hembras tienen aproximadamente el 80% del peso y estatura de los machos.

Figura 2.2 Dimorfismo sexual de los leones marinos

Los adornos brillantes, coloridos y aparatosos son un recurso visual con el cual los machos atraen a las hembras, pero también a los depredadores, pues el ornato los hace más visibles y destacados. Asimismo, el plumaje sobrecargado aumenta su vulnerabilidad frente a estos y va asociado, dicen los endocrinólogos, a niveles altos de testosterona, de lo cual se derivan indeseables efectos inmunosupresores; sin embargo, dado su éxito biológico comprobado, debe ser más lo que se gana por el mayor atractivo frente al sexo opuesto, que lo que se pierde en las fauces de los carnívoros o acosado por las infecciones. El lujoso plumaje sería una clara desadaptación, pero que les reporta a las especies un mayor número de apareamientos, con un balance a favor: mayor número de herederos. De aquí inferimos que no siempre sobreviven los más aptos.

Fuentes de variabilidad

La variabilidad biológica resulta de alteraciones en cualquiera de los componentes del sistema que soporta la vida e incluye factores genéticos y ambientales. Aclaremos que la célula lleva a cabo sus funciones bajo el comando de las instrucciones genéticas, pero las leyes de la física y la química producen ciertos efectos que no dependen de tales instrucciones. En todos los casos, los genes utilizan las leyes de la física para llevar a cabo y potenciar sus funciones.

El desarrollo de un organismo es un proceso complejo que incluye de manera inseparable los genes y el ambiente. El genoma es como la partitura de una sinfonía: modela el resultado, pero el director de orquesta, los músicos, los instrumentos y el recinto son fundamentales en el resultado final. El matemático Ian Stewart (1999) lo resume así: “Los genes no son un plano detallado. Se parecen a una receta. La célula lleva a cabo sus instrucciones genéticas; las leyes de la física y la química producen ciertas consecuencias, y cuando usted las combina, obtiene un organismo. Los genes completan las leyes de la física, no las remplazan ni superan”. Por eso se habla ahora de “epigénesis”, un concepto originalmente biológico, para referirse al desarrollo de un organismo bajo la influencia conjunta de la herencia y el ambiente.

Y cuando se habla de ambiente puede tratarse del celular (el organismo completo en los unicelulares y el huevo u óvulo en los multicelulares), que es un ente particular solo a disposición de su dueño; o del útero en los mamíferos, también propiedad privada; o del medio exterior, a disposición de todos. Un mismo gen puede dar lugar a proteínas diferentes, según las condiciones del entorno. A veces el producto final depende del tipo de célula en que se lleva a cabo la lectura del gen. Esto es, el efecto está condicionado por el entorno, pues el código genético tiene una lectura que depende del medio en que se expresa. Asimismo, durante el desarrollo embrionario se utiliza información de las células vecinas, esto es, el desarrollo también depende del contexto celular.

Otro factor importante que participa en el desarrollo es un conjunto de proteínas llamado “epigenoma”, que acompaña al genoma y desempeña un papel destacado en la expresión final de los genes, pues sus proteínas actúan acelerando o frenando la acción de algunos de ellos. Se conjetura que el epigenoma es el responsable de enfermedades que afectan de manera muy distinta a gemelos idénticos, como la esquizofrenia, la enfermedad bipolar y el cáncer, porque, aunque al nacer los mellizos idénticos poseen el mismo epigenoma, al crecer se van creando diferencias como respuesta a las fuerzas del ambiente.

El número de genes que conforman el genoma humano no pasa de veinticinco mil, cifra extremadamente baja para nuestras expectativas, dado que un ser humano es de una complejidad suma (se calcula que el “proteoma” humano, es decir, el conjunto de proteínas producidas en el organismo del hombre, está formado por unas cien mil de ellas). Pero se ha descubierto que tan “baja” cifra encierra una sorpresa, pues más de las tres cuartas partes de los genes poseen “personalidad múltiple”, esto es, dan lugar a varias proteínas distintas, lo que eleva de manera explosiva el número de unidades funcionales (Ast, 2005). Como los buenos magos, de un solo gen la naturaleza saca varios.

La función de algunos genes consiste únicamente en poner en acción o bloquear otros. Para realizar transformaciones notables en el fenotipo, entonces, no se requiere inventar más genes, sino bloquear o activar, siguiendo pautas intrincadas, los que ya se tienen. Puede ocurrir que se active un gen, el que a su vez activa otro, y que este a su turno bloquee la acción de un tercero, y este el de un cuarto… A partir de los casi veinticinco mil genes humanos, estas secuencias funcionales pueden crecer con la potencia explosiva de los números combinatorios, astronómicamente, lo que resuelve el enigma de por qué en un número aparentemente tan pequeño de instrucciones genéticas se encuentre codificada tanta complejidad.

El enriquecimiento de variabilidad genética se nutre de fuentes variadas. Entre las principales están las “mutaciones”, tanto en el adn nuclear como en el de las organelas; las “combinaciones genéticas”, resultantes del proceso reproductivo en aquellas especies en las que existe cruce sexual; el “entrecruzamiento” o recombinación genética, un proceso de intercambio de genes entre cromosomas homólogos que ocurre durante la meiosis, división celular que da lugar a los gametos; y, por último, la “transferencia” de material genético entre individuos, fuente principal de diversidad en los organismos unicelulares, y cuya existencia se ha comprobado en otras especies, incluida la humana.

Las variaciones o novedades del adn aparecen al azar. Muchas veces se traducen en taras o su portador no recibe beneficios biológicos, por lo cual la novedad desaparece. En otras ocasiones mejoran las cualidades reproductivas del portador y, en consecuencia, de no ocurrir accidentes que echen a perder el descubrimiento venturoso, el acervo genético de la población se irá enriqueciendo en aquellos conjuntos genéticos que posean la mutación afortunada. Se dice entonces que la especie está evolucionando, pues en términos rigurosos, evolucionar consiste en modificar el acervo genético de la población. Es importante destacar que en el proceso descrito no hay nada seguro, determinado de antemano. Puede ocurrir que la novedad, no obstante mejorar la tasa reproductiva del individuo portador, desparezca sin dejar rastros a causa de un accidente, de una infección inoportuna o de un cambio climático notable.

Criterios de selección

El término “adaptación” es desafortunado, pues aunque sí está relacionado estrechamente con la eficacia reproductiva, factor crucial en el proceso evolutivo, no es equivalente a ella. Y es que para tener una alta eficacia reproductiva se requiere estar conformado anatómica, fisiológica y sicológicamente en concordancia con el nicho ecológico que se ocupa, es decir, se requiere estar bien adaptado al medio, pero esto es apenas el comienzo, una condición necesaria pero no suficiente: un individuo muy bien adaptado a su medio puede no tener acceso a las parejas o ser estéril, en cuyo caso su eficacia reproductiva es nula. O puede gozar de una adaptación perfecta y ser muy exitoso con las parejas, pero a la vez ser muy descuidado con la prole, lo que rebaja su eficacia reproductiva neta. En evolución existe un mandato supremo que se debe respetar (Barash, 2002): salve su pellejo o a su pariente (save your skin or your kin).

Darwin reconoció muy temprano que su modelo evolutivo no era capaz de explicar la aparición de comportamientos altruistas, factores en apariencia negativos, desadaptativos, ya que en cierta medida atentarían contra la eficacia reproductiva del mismo individuo. Para remediar tal falla, el científico William Hamilton propuso agregar al modelo original la llamada “selección por parentesco” o “adaptación inclusiva” (inclusive fitness, en inglés). La idea detrás de este factor de selección es que cualquier mutación que propicie el comportamiento altruista en beneficio de parientes, esto es, que lleve al portador a invertir recursos biológicos, ya sea en el cuidado de sus crías o en ayuda de todos aquellos que sean portadores de genomas parecidos al suyo, tendrá mayores posibilidades de propagarse en la población, gracias a que cierta fracción de los parientes directos son también portadores de la misma mutación altruista.

Una manera de evitar los equívocos a los que conduce el concepto de adaptación es definir un coeficiente de “eficacia reproductiva” que incluya los tres factores de éxito biológico fundamentales: adaptación o ajuste adecuado del organismo a su nicho ecológico presente; fertilidad efectiva y a largo plazo o capacidad de engendrar vástagos fértiles, sanos y a su vez bien adaptados; y, por último, capacidad y disposición para invertir recursos biológicos en los descendientes y en los parientes próximos, virtudes conocidas con el nombre de “altruismo familiar”.

Adviértase que la eficacia reproductiva es un concepto relativo, es decir, que debe medirse con respecto a la de los demás compañeros de especie. Para ganar la carrera evolutiva no se necesita ser muy veloz, sino serlo un poco más que los vecinos. No es necesario procrear muchos hijos, sino hacerlo un poco más que los compañeros. Pero también se puede lograr de una manera indirecta: ayudando a los parientes cercanos, portadores de genomas parecidos al del benefactor, o actuando perversamente para impedir la reproducción de los vecinos. Se aumenta así el número relativo de descendientes sin aumentar el número absoluto. Por eso no nos debe extrañar que la evolución produzca tantas veces monstruos de egoísmo y crueldad. Richard Dawkins (1996) lo resume con crudeza:

La naturaleza no es cruel, sino indiferentemente despiadada, indiferente a todo sufrimiento, carente de sentido. Lo que se maximiza eficazmente en el mundo viviente es la supervivencia del adn. La función de utilidad se convierte en el mayor bien para el mayor número. La cantidad total de sufrimiento por año en el mundo natural va mucho más allá de lo que se puede suponer. El adn no se preocupa ni sabe. El adn es, sin más. Y nosotros bailamos al son de su música.

Vistos descarnadamente, los organismos no son más que bandas transportadoras que acarrean los genomas de una generación a la siguiente, elementos desechables, transitorios, sin ninguna importancia cósmica. El físico y ensayista Jorge Wagensberg (1989) se muestra de acuerdo con esta idea: “Los organismos no son más que excusas temporales para perpetuar la identidad potencialmente eterna de los genes”. Y mirando las cosas desde la perspectiva del adn, parece como si este manipulara a los organismos que lo contienen, a fin de lograr una mayor representación en las generaciones futuras.

En resumen, para tener una alta eficacia reproductiva que se manifieste a largo plazo se requiere un balance apropiado entre adaptación, fertilidad y altruismo familiar. Los cuidados paternales, por ejemplo, se pueden sustituir por una mayor fertilidad. Las tortugas gigantes, una vez desovan en la playa, vuelven al mar y dejan que sus abundantes huevos empollen al calor del sol y que las crías se defiendan “como Dios manda”. Los mamíferos confían menos en Dios y siguen un camino opuesto: disminuir considerablemente el tamaño de la camada, pero aumentar de manera compensatoria los cuidados parentales, representados por un periodo largo de gestación, por uno todavía más largo de lactancia y, luego, por la carga biológica que implican la enseñanza y la protección durante la etapa juvenil, plena de amenazas. La política es clara: menos crías, pero más protegidas y mejor preparadas para enfrentar la vida.

Figura 3.0 Gallo polaco azul de cresta blanca, raza obtenida por medio de intensa selección artificial