Evolución

La evolución de las especies es el tema más apasionante de todos para aquel que le guste la biología. Se ha dicho que nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución. Pero además, la evolución es un tema popular, un tema que interesa a todo el mundo, porque tiene que ver con nuestro origen y con el significado de nuestra existencia.
El término evolución significa cambio, cambio en la forma y comportamiento de los organismos a medida que se suceden las generaciones. Además, el concepto actual de evolución implica que dicha evolución se ha producido a partir de un origen común, de modo que la actual diversidad de especies se ha generado por sucesivas divisiones de las "ramas" del árbol de la vida hasta llegar a un único y remoto antepasado común de todas las formas vivas actuales.

Como punto de partida, podemos preguntarnos qué características definen a los seres vivos. A un nivel elemental, las dos propiedades "extrañas" que permiten distinguir a un ser vivo de un objeto inanimado son la capacidad de reproducirse dando lugar a otros organismos semejantes a él, y la posesión de estructuras teleonómicas, es decir, que tienen una finalidad, en el sentido de que desempeñan una función. La segunda propiedad la comparten con los objetos artificiales diseñados por el hombre: de modo análogo a como un micrófono sirve para amplificar la voz, el ala o el pico de un ave sirven, respectivamente, para volar y para manipular el alimento. Sin embargo, los objetos artificiales no son capaces de reproducirse, a diferencia de los seres vivos. Es la conjunción de las dos propiedades la que define a los organismos como tales. Cualquier teoría científica que intente explicar la diversidad de la vida tendrá que dar cuenta de estas dos propiedades fundamentales.

Nos reproducimos a través de los genes, y podemos entender que un gen, desde el punto de vista molecular, no es sino la secuencia de bases del ADN que codifica para una proteína determinada. En la síntesis de una proteína, los aminoácidos especificados por el gen correspondiente van siendo añadidos uno por uno a la cadena en crecimiento. La función de los genes, por tanto, es codificar para el montaje de proteínas, y, por extensión, permitir al óvulo fecundado desarrollarse en un cuerpo adulto. Además, una implicación fundamental del mecanismo descrito es que la información genética fluye únicamente en una dirección, del ADN hacia las proteínas, y no al revés. Esta afirmación se conoce con el nombre de dogma central de la biología molecular y significa, entre otras cosas, que las características adquiridas por el organismo a lo largo de su vida adulta no son heredadas por sus descendientes, ya que no existe ningún modo de que los logros alcanzados por las proteínas del adulto fluyan contracorriente, alcancen a los genes y lleguen a modificar la estructura química del ADN. Dicho de otro modo: el dogma central de la biología molecular supone la refutación definitiva de las teorías de Lamarck, quien postulaba que los caracteres adquiridos por el uso o el desuso podían heredarse. De hecho, no es así, y por más que una jirafa pretenda - e incluso logre - alargar su cuello para alcanzar ramas cada vez más altas, nunca conseguirá que el alargamiento en cuestión sea transmitido a sus descendientes.

Pero si de una parte el mecanismo de replicación del ADN se limita a producir copias idénticas al molde original, y, de otra, los cambios desarrollados por el adulto no se transmiten a su descendencia, ¿cómo puede tener lugar la evolución, que significa, por definición, cambio en el tiempo? La respuesta es que ocasionalmente se producen mutaciones, es decir, cambios en la composición química del ADN antes de que tenga lugar su traducción en proteínas. Es importante tener en cuenta que las mutaciones no están relacionadas con, ni son causadas por, las exigencias que el ambiente impone al organismo. Dicho de otro modo: un individuo mutante no tiene más probabilidad de aparecer en un ambiente en el que su mutación resultaría ventajosa que en otro ambiente en el que, por el contrario, su mutación resultaría perjudicial. Las mutaciones simplemente acontecen, y sólo una vez ocurridas resultan beneficiosas, perjudiciales, o neutras.

Llegamos así a la aportación realmente original de Darwin, que es el mecanismo que postula como principal motor del cambio evolutivo en el título de su obra principal, "El Origen de las especies por medio de la selección natural o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida". Darwin observó que las especies contenían variabilidad y que las distintas variantes diferían en su capacidad para hacer frente a lo que el denominó "la lucha por la vida", o sea, la competencia entre individuos planteada por el hecho de que los organismos tienden a reproducirse muy por encima de los niveles de población que caben en el ambiente. En realidad, el concepto de selección natural, tal y como lo entendemos hoy, tiene estructura lógica de silogismo, con tres premisas de las que se sigue necesariamente una conclusión. Así, si un carácter es heredable (primera premisa), muestra variabilidad entre los individuos de una población (segunda premisa) y, además, las distintas variantes difieren en su eficacia biológica, definida como el número de descendientes que son capaces de producir a lo largo de toda su vida (tercera premisa), entonces habrá un efecto generacional predecible: los individuos con la variante más eficaz dejarán mayor número de descendientes, y su frecuencia aumentará en la siguiente generación.

Otra cuestión es que conviene dar una definición, aunque sea aproximada, de qué es una especie. Para nuestros propósitos, basta con admitir que las especies se caracterizan por dos propiedades básicas: el aislamiento reproductivo y la semejanza morfológica. Sin entrar en detalles, para demostrar que una especie puede transformarse en otra habrá que probar que las poblaciones pueden dar lugar a descendientes que no se parecen a sus antepasados y que estos descendientes "no semejantes" pueden llegar a ser incapaces de cruzarse con individuos parecidos a sus antepasados. Pues bien, aunque la evolución es demasiado lenta para poder ser observada en el tiempo de que disponemos como seres humanos, existen poblaciones cuya morfología ha cambiado de manera observable. Las variaciones clinales dentro de algunas especies, especialmente los llamados círculos de razas, aportan nuevos datos en favor de la mutabilidad: las gaviotas sombría (Larus fuscus) y argéntea (Larus argentatus), por ejemplo, son perfectamente distinguibles en Europa noroccidental, donde apenas existen híbridos, pero a lo largo de las costas que rodean el Océano Ártico tiene lugar una sucesión de razas con una modificación tan paulatina de sus caracteres (tamaño, coloración del dorso y de las patas) que la barrera de separación entre ambas especies termina por resultar arbitraria. De hecho, la distribución observada es interpretable como un gradiente de subespecies que llega a cerrarse en círculo: en el punto donde coinciden los extremos las dos formas son "buenas" especies, pero a lo largo del círculo se produce una transformación gradual entre ambas.

Ahora bien, la teoría de la evolución requiere que se demuestre no sólo la mutabilidad de las especies sino también su origen común, ya que tanto el transformismo como el evolucionismo admiten que las especies cambian en el tiempo. Las evidencias más obvias en favor del origen común proceden de las similitudes entre especies, que pueden ser de dos tipos. En primer lugar, aquellas que podemos atribuir al desempeño de una misma función, como por ejemplo la forma ahusada e hidrodinámica de los cachalotes, focas, pingüinos y truchas, que representa el tipo de estructura requerido para desplazarse eficazmente por el agua. Pero además de estas similitudes que podríamos denominar funcionales, existen otras que no resultan tan fáciles de explicar en términos de adaptación al ambiente. Un ejemplo clásico es el de la estructura de las extremidades de los vertebrados cuadrúpedos. Así, los miembros anteriores de un hombre, un gato, una ballena o un murciélago tienen todos la misma estructura básica, a pesar de desempeñar funciones muy distintas.


Miembro pentámero de vertebrados (Quiridio): un hombre, un gato, una ballena y un murciélago

La explicación evolutiva de estas semejanzas, innecesarias desde el punto de vista funcional, es bien sencilla: los cuadrúpedos tienen miembros semejantes porque los han heredado de un antepasado común que ya poseía esa estructura básica. Si los distintos linajes hubieran tenido orígenes distintos, no habría ninguna razón para que presentasen este tipo de homologías. A nivel molecular, las homologías alcanzan la máxima extensión posible, ya que abarcan a todas las formas vivas. El código genético, por ejemplo, es universalmente compartido por todos los organismos, y además la universalidad del código no puede explicarse por argumentos químicos de afinidad entre las bases del ADN y los aminoácidos de las proteínas. Dicho de otro modo: el código genético es igual de arbitrario que el lenguaje humano. ¿Por qué entonces todas las formas de vida comparten el mismo código? La mejor explicación es en términos de herencia común: el código debió fijarse en una fase muy temprana de la historia de la vida, y desde entonces se ha mantenido como una especie de "accidente congelado". Aunque la elección inicial debió ser contingente, una vez establecido el código su perpetuación quedó garantizada por la selección natural, ya que cualquier mutante que alterase la pauta de lectura equivocaría todas sus proteínas y sería incapaz de sobrevivir. Por fin, una última evidencia del origen común la constituye la demostración, desarrollada por Pasteur, de que la generación espontánea de vida es imposible bajo las condiciones físico-químicas imperantes en la Tierra desde hace por lo menos 2.000 millones de años. En consecuencia, el suministro contínuo de organismos inferiores requerido por las teorías transformistas no puede tener lugar. Así que, una vez confirmado el origen común de todas las formas vivas actuales, hay que contemplar la evolución, no como una simple hipótesis científica, sino como un hecho probado.

Hemos visto que la evolución por selección natural "explica" las adaptaciones exhibidas por los organismos vivos, es decir, da razón de la segunda propiedad fundamental que introducíamos al principio. Ahora bien, ¿es suficiente para explicar el origen de todas las adaptaciones, hasta el punto de funcionar como el equivalente en biología de la ley de gravitación universal en física newtoniana? Para responder a esta pregunta puede ser útil fijarnos en el concepto de preadaptación, partiendo, una vez más, de un ejemplo. Las suturas craneales de los mamíferos permiten la deformación del cráneo durante el tránsito por el canal del parto, y son imprescindibles para que el alumbramiento se produzca sin dañar a la cría. En este sentido, las suturas craneales y su tardía osificación constituyen una adaptación para el tránsito por el canal del parto. Ahora bien, ¿pueden haberse originado por selección natural para esta función? No, por la sencilla razón de que ya aparecen en los reptiles, antepasados de los mamíferos, quienes no necesitaban dichas suturas para salir del huevo. Y, sin embargo, las suturas son fundamentales para que los mamíferos puedan reproducirse. En este sentido, se dice que las suturas de los reptiles son una preadaptación para el tránsito por el canal del parto en los mamíferos. La distinción puede parecer semántica, pero es fundamental si se tiene en cuenta que, a nivel molecular, describe perfectamente lo que sucede en el origen mismo de cualquier novedad evolutiva. En efecto: una mutación favorable en el ADN, que, por definición, no puede ser inducida por la selección natural, es una preadaptación para la función que desempeñará la proteína mutada. Así que tanto a nivel de estructuras complejas, como sobre todo al nivel de los procesos químicos fundamentales que gobiernan la transmisión de la vida, la selección natural explica el desarrollo histórico de la evolución, pero no su origen.

Por ahora, podemos afirmar que la palabra contingencia es la que mejor describe lo que la ciencia tiene que decir acerca de la naturaleza última del proceso evolutivo. Puesto que la evolución depende tanto de las condiciones siempre variables impuestas por el ambiente como de la aparición de "novedades" en el patrimonio genético que no están relacionadas con, ni son causadas por, las exigencias ambientales, la forma y dirección de los cambios que tendrán lugar en el futuro son esencialmente impredecibles, hasta el punto de que la mejor comparación que puede establecerse es con la historia humana. La exquisita variedad de formas y funciones que observamos hoy en la naturaleza podrían haber sido muy distintas si determinados acontecimientos del pasado hubiesen sucedido de otra manera.


Pikaia

El mejor ejemplo de la naturaleza contingente de la evolución es el de los fósiles de Burgess Shale. Lo que estos fósiles sugieren, según la reinterpretación que han recibido en los últimos años, es que hace 530 millones de años había en los mares primitivos seres de formas extrañas y fantásticas, y que estos invertebrados mostraban más diversidad estructural que todos los tipos de animales que pueblan hoy los océanos del mundo. Es más, las pocas estirpes que sobrevivieron no son las que, aparentemente, resultaban en su tiempo más numerosas y eficaces, lo que ha dado lugar a que se hable de la "diezmación" de Burgess Shale, significando eliminación sin causa aparente de nueve de cada diez tipos presentes en los mares del Cámbrico. Entre los géneros que lograron sobrevivir se encuentra Pikaia, el primer cordado conocido, o, lo que es lo mismo, el primer ejemplar registrado del tipo de organización a que nosotros mismos pertenecemos. Citando literalmente a Stephen Jay Gould: "Sospecho, por la rareza de Pikaia en Burgess Shale y por la ausencia de cordados en otros yacimientos del Palozoico Inferior, que nuestro tipo no figuraba entre las grandes historias de éxito del Cámbrico, y que los cordados se enfrentaban a un delicado futuro en la época de Burgess Shale. Pikaia es el eslabón perdido y final en nuestro relato de contingencia, la conexión directa entre la diezmación de Burgess Shale y la eventual evolución humana... Rebobínese la cinta de la vida hasta los tiempos de Burgess Shale y hágase tocar de nuevo. Si Pikaia no sobrevive en la repetición, somos barridos de la historia futura: todos nosotros, desde el tiburón al petirrojo y al orangután. Y no creo que ningún pronosticador, si hubiera dispuesto de la evidencia de Burgess Shale como la conocemos hoy en día, hubiera concedido ventajas muy favorables a la persistencia de Pikaia. Y así, si se quiere formular la pregunta de todos los tiempos (¿por qué existen los seres humanos?), una parte de la respuesta, relacionada con aquellos aspectos del tema que la ciencia puede tratar de algún modo, debe ser «Porque Pikaia sobrevivió a la diezmación de Burgess Shale». Esta respuesta no menciona ni una sola ley de la naturaleza; no incorpora afirmación alguna sobre rutas evolutivas previsibles, ningún cálculo de probabilidades basado en reglas generales de anatomía o de ecología. La supervivencia de Pikaia fue una contingencia de la historia."

Para terminar, destacar dos tipos de indicios que son particularmente importantes. En primer lugar, la belleza y la racionalidad de los procesos que, sobre todo a nivel molecular, rigen la transmisión y conservación de la vida, expresada de forma sintética en la última frase de "El Origen de las Especies": "Hay grandeza en esta concepción de que la vida, con sus diversas formas, ha sido alentada por el Creador en un corto número de formas o en una sola, y que, mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando infinidad de formas cada vez más bellas y portentosas". En segundo lugar, el carácter contingente, en el que hemos tenido ocasión de insistir, de los sucesivos episodios que han desembocado en nuestra propia evolución. Nadie como Monod argumenta la extrema improbabilidad del misterioso ser humano, hasta el punto de sostener que, dado su grado de improbabilidad, su evolución sólo puede haberse producido una vez. Pues bien, cuanto más improbable resulta nuestra entrada en escena, tanta más fuerza cobra la hipótesis de que, en el origen de cada una de las mutaciones aparentemente accidentales, y de cada una de las circunstancias supuestamente fortuitas que en su día permitieron la supervivencia de viejos amigos como Pikaia, no está la ciega casualidad que nos ha arrojado en el mar de la nada, sino una libertad, algo totalmente nuevo en un universo en el que sólo caben el azar y la necesidad.

Extracto de la charla de José A. Díaz, año 1997.

"El hombre ha estado aquí durante 250.000 años. El echo de que costara
4.500 millones de años preparar el mundo para el es prueba de que esto es
para lo que fue hecho. Supongo que así es. Si la torre Eiffel representara
ahora la edad del mundo, la capa de pintura en el botón del remate de su
cúspide representaría la parte que al hombre le corresponde de tal edad; y
cualquiera se daría cuenta de que la capa de pintura es la razón por la que
se construyó la torre. Pienso que se daría cuenta; no lo sé.”
Mark Twain.

Saludos a tod@s