EVOLUCIÓN2

biológica?ev¿Qouéleus lacio(n zd 9E J Alejandra Valero Méndez y Lev Jardón Barbolla 34 a La base de la teoría moderna de la evolución se dio a conocer y genéticas que sufrió la especie antecesora en El origen de las especies, libro publicado en 1859 por y que desembocaron, al paso del tiempo, en el naturalista inglés Charles Darwin. A casi 150 años de su los trilobites por un lado y en las cochini- llas por otro. La evolución es un proceso publicación, la teoría de Darwin sigue siendo la base para entender de cambio en el tiempo, pero no implica los fenómenos del mundo biológico. Con un impacto así de la transformación de un individuo de una especie en uno de otra especie. Tampoco grande, hay que preguntar… ¿qué es eso de la evolución? implica que las especies surgen a partir de los cambios más o menos drásticos que ocurren a lo largo de una vida. Para que Cuando los científicos hablamos de la y cacerolitas de mar) tienen algún ancestro haya evolución es preciso que los cambios evolución, nos referimos a un cambio, pero común: mucho antes de que aparecieran se hereden a las siguientes generaciones. no a cualquier cambio. ¿Cuánto mides hoy? incluso los trilobites, existió una especie El crecimiento de tus huesos es un cambio ¿Cuánto medías hace 10 años? Seguramen- que fue sufriendo cambios morfológicos en tu desarrollo corporal, pero no es un te en ese tiempo creciste: los huesos de tus y genéticos, los cuales, al cabo de varias cambio evolutivo: al crecer tu cuerpo tus piernas y de tus brazos y de otras partes de generaciones, fueron dando lugar a gru- células óseas se multiplican por mitosis, un tu cuerpo, incluida tu cabeza, cambiaron. pos de organismos diferentes a la especie proceso de reproducción celular en el cual Pero, ¿fue eso una evolución en el sentido original. Cochinillas y trilobites sí están se producen nuevas células sin que haya biológico? evolutivamente emparentados (como todos modificaciones heredables en el material Es muy probable que te hayas topado los organismos vivos de la Tierra, a fin de genético que contienen. En cambio, las co- con un insecto conocido como cochinilla cuentas), pero las cochinillas no descienden chinillas, trilobites, alacranes y cacerolitas común (Dactylopius coccus). Hace millo- de los trilobites. nes de años vivía en los mares de la Tierra surgieron como especies debido a que, entre A diferencia de los rápidos cambios otras causas, un ancestro común a todos un animal parecido a las cochinillas de hoy. que sufre tu organismo al crecer, es prác- ellos heredó algunos cambios genéticos a Este animal se llamaba trilobite, y desapa- ticamente imposible observar, en un lapso sus descendientes y éstos a su vez heredaron reció hace unos 250 millones de años. Tal relativamente corto (digamos una vida hu- nuevos cambios que se acumularon a través vez te estés imaginando que vamos a decir mana), las transformaciones morfológicas del tiempo. Mientras que en tu cuerpo el que las cochinillas evolucionaron a partir de los trilobites de la antigüedad. Después Evolución de algunos artrópodos de todo, las cochinillas prefieren ambien- Bilateria tes húmedos, lo cual podría sugerir que alguna vez fueron acuáticas, y el parecido Myriapoda Chelicerata entre la forma de los trilobites y la de las cochinillas —es decir, su parecido mor- Crustacea Arachnida Xiphosura Trilobites fológico— es sorprendente. Pero lo cierto es que los parientes vivos más cercanos de los trilobites son unos animales que no se les parecen mucho: los alacranes y las cacerolitas de mar. Aun así, todos estos or- ganismos (cochinillas, trilobites, alacranes (cochinillas) (alacranes) (cacerolita de mar) ¿cómoves?      14

crecimiento de los huesos ocurre a lo largo molecular a veces sufren cambios que tienen puede generar un cambio morfológico, por de, digamos, 15 años, los cambios genéticos consecuencias importantes en la evolución: ejemplo el cambio de la posición de los y morfológicos heredados del ancestro co- las mutaciones. ojos en muchas aves y mamíferos que, de mún a los demás organismos no ocurrieron tenerlos a ambos lados de la cabeza, pasaron en 15, ni en 20, ni en 100, sino en cientos En el mundo natural ocurren mutaciones a tenerlos casi juntos (visión binocular este- de miles o en millones de años. cada vez que nuestras células se multiplican; reoscópica), como los búhos y los primates. algunas se deben a errores en la duplicación Los cambios morfológicos producidos por Cómo evolucionan las especies de la información genética (cambiar una mutación no son inmediatos; de hecho, palabra como “gato” por “gota”), pero otras algunas mutaciones ni siquiera se heredan Charles Darwin postuló que las especies se deben a la acción del ambiente sobre el a las siguientes generaciones. Esto tampoco evolucionan por un proceso llamado selec- organismo, específicamente, algunos tipos significa que un cambio tan drástico en la ción natural. La teoría de la evolución por de radiación —como la ultravioleta— que biología de los organismos sea resultado de selección natural fue muy discutida entre alteran el mecanismo de duplicación de la una sola mutación. En el caso del cambio los científicos. A medida que se acumula- información genética. Así, en cada ciclo de posición de los ojos, nos referimos a ron pruebas y se reinterpretó la evidencia, de duplicación del ADN se modifican, a un cambio que probablemente se heredó se modificó la explicación que propuso lo mucho, uno de cada millón de pares de a varias generaciones, y que, acompañado Darwin. nucleótidos. Para darte una idea de cuán de otras mutaciones durante un periodo de pocas mutaciones ocurren, imagínate que tiempo considerable, resultó en la adapta- La versión más actual de la teoría se cada vez que contaras un millón de granos ción de los organismos con visión binocular deriva de la llamada Síntesis Moderna, que de frijol negro, te encontraras con que sólo a esta nueva forma de percibir el mundo. a la selección natural añade la explicación uno de ellos tiene manchas claras. Al provo- genética de la herencia e identifica a las mu- car este tipo de cambio, una mutación puede A nivel fisiológico y bioquímico, una taciones genéticas como fuente de variabili- generar un nuevo alelo en el frijol. Un alelo mutación puede haber sido responsable dad de las especies. Esta revolución ocurrió es una de las versiones posibles de un gen. de la capacidad de algunas bacterias, y en a partir de los años 30 del siglo pasado. Su Un gen es una madeja de material genético general de las plantas, de usar luz como resultado fue reconocer al menos cuatro (ADN o ARN) que contiene información fuente de energía para producir alimento. procesos responsables de los cambios evo- relacionada con una o varias características Las mutaciones han dejado huella incluso lutivos. Estos procesos se conocen con los de un organismo; en el ejemplo del frijol, en la conducta: algunas aves no hacen nidos nombres de mutación, selección natural, para la coloración de la capa externa de la para sus huevos, sino que los depositan en deriva génica y migración. semilla. En nuestra población imaginaria de los nidos de aves de otras especie. Existen frijol hay dos alelos para la coloración: uno diferentes teorías para explicar la evolu- ¿Mutación… yo? que da frijoles negros, y uno que da frijoles ción de una conducta como ésta, pero en con manchas claras. Así, las mutaciones principio es probable que una mutación Todas nuestras células contienen la infor- generan variación en la naturaleza. haya provocado que ciertas aves perdieran mación necesaria para realizar las funciones la capacidad de construir un nido, o que fisiológicas que nos mantienen vivos. No El surgimiento de variantes genéticas promoviera la puesta de un huevo como todas las células realizan todas estas fun- (nuevos alelos) no es bueno ni malo, es un resultado de encontrar nidos ajenos con ciones, pues algunas se han especializado proceso que ocurre al azar, es decir, no tiene huevos dentro. Esta mutación probablemen- para, por ejemplo, producir pelo o grasa (las propósito ni dirección establecida. Si tú te te se heredó a los polluelos que crecieron de la piel), otras para realizar intercambios propusieras transformar una bola de plasti- en un nido “ajeno”, de tal manera que los de gases tóxicos por oxígeno (las de la lina sin forma en un perro, harías cambios adultos de la siguiente generación también sangre), y otras más para dar soporte a los para que tu material adquiriera la forma de pondrían huevos en nidos ajenos, y como músculos (las óseas, o de los huesos). Las un simpático canino, ¿verdad? Bueno, pues resultado final dicha conducta fue incorpo- “instrucciones” para realizar dichas funcio- eso es un cambio dirigido, con un propósito rada al patrón conductual de la especie. Pero nes están alojadas —en todas las células de muy claro. Pero la mutación —al igual la mutación no es la única explicación a la nuestro cuerpo— en una molécula de ácido que toda la evolución— es un proceso que aparición de estas conductas; para entender desoxirribonucleico, mejor conocido como no persigue ningún fin ni tampoco ocurre cómo éstas se mantienen en una población a ADN: una larga cadena de cuatro tipos de para mejorar o empeorar a un organismo o lo largo del tiempo es necesario considerar eslabones denominados nucleótidos (adeni- a una especie. otros factores como la disponibilidad de na, guanina, citosina y timina), que se unen recursos, el sistema de apareamiento de por medio de enlaces químicos para hacer Las mutaciones que importan en la los individuos, o el cuidado de los padres un código de información muy parecido a un evolución son las que se heredan a las si- hacía las crías. lenguaje. Pero las palabras en este lenguaje guientes generaciones y éstas son la fuente de todas las novedades que han aparecido Algunas mutaciones pueden provocar en la historia de la vida. Una mutación modificaciones minúsculas en una proteína, pero no generan un cambio funcional im- Una serie de mutaciones llevó a un cambio portante. Las mutaciones también pueden en la posición de los ojos. Al tenerlos casi modificar la forma en la que está “escrito” juntos los búhos gozan de visión binocular el código genético, pero no las proteínas estereoscópica, que les permite calcular mejor las distancias.          ¿cómoves? 15

nw 5 que producen los organismos, pues este clave de la selección natural es su relación ciertos organismos tienden a dejar mayor g código es más o menos como los lenguajes estrecha con la reproducción de los orga- descendencia. Imaginemos una población con los que nos comunicamos: puede ex- nismos. Las gacelas corredoras sobreviven de 10 plantas de frijol que tienen la misma presar la misma información con secuencias y se reproducen, en promedio, más que probabilidad de reproducirse, indepen- diferentes de caracteres (como el uso de las aquéllas con características diferentes; dientemente del color de sus raíces. Si palabras “can” y “perro”). De esta manera, la cuando se reproducen, heredan sus habili- no todos los frijoles se reproducen en mutación genera variación genética; de esta dades corredoras a sus descendientes; las cada generación, a la población que se variación, la mayor parte tiene efectos neu- que no escapan del depredador, mueren. reproduce “…el azar se le (va) enredan- trales, es decir, no afectan la supervivencia Si murieron después de haber producido do, poderoso, invencible”, parafraseando y reproducción de los seres vivos. crías, sus características permanecerán en la una canción de Silvio Rodríguez. El azar población. Sin embargo, esas crías también hace que el barco sin vela (la población) La reproducción del se las verán negras en un futuro, ¡preci- siga un rumbo impredecible conforme van que sobrevive samente porque heredaron de sus padres pasando las generaciones: en la población una habilidad disminuida para escapar del original había diferentes linajes de frijoles La selección natural es el proceso evolutivo guepardo! Pero, si murieron en las garras y conforme pasó el tiempo, algunos linajes por excelencia. Los documentales de la de un depredador sin haber producido crías, se extinguieron de manera que todos los vida salvaje nos la presentan como sinó- entonces esa característica desaparecerá de frijoles modernos llegaron a tener raíces nimo de una lucha por la supervivencia: la población. Un organismo “selecciona- del mismo color: rojo. Así, un alelo —el la indefensa gacela africana escapa de un do”, entonces, se ha adaptado a lo que se que confiere el color rojo— quedó fijo en feroz guepardo que la persigue durante conoce como presión de selección. la población no porque haya conferido a media hora; las plantas rastreras (así se les los frijoles mayores ventajas reproductivas llama porque viven al ras del suelo y casi no ¿Selección o perfección? o de supervivencia, sino por deriva génica. crecen verticalmente) de la selva compiten En otras palabras, todos los linajes (el rojo, frenéticamente entre sí por obtener un poco No hay organismos perfectos. La selec- el blanco y el morado) tenían al principio de luz solar. A diferencia de las batallas, que ción natural no es una “madre naturaleza” la misma probabilidad de fijarse; el que se se darían entre dos adversarios igualmente que actúa con un propósito (el de lograr haya fijado uno y no otro es, en este caso, dispuestos a luchar, en la realidad la selec- la perfección, por ejemplo). ¿Qué tienen producto del azar. ción natural no implica la confrontación de en común los osos polares, los tigres de unos organismos con otros. La selección bengala y los chacales de África? Los tres La población original de frijoles era natural no es más que la supervivencia y son depredadores. Pero entre ellos no hay diversa: había distintos alelos para los dis- reproducción diferenciales. En algunas po- “mejores” y “peores”; la realidad es que tintos colores de raíces. Pero la población blaciones naturales existe un diferencial (o los tres se han adaptado al medio en que actual dejó de ser diversa, pues se fijó un variación) en la probabilidad de sobrevivir viven, tanto así, que están vivos. Lo que alelo. La deriva génica hace que disminuya y reproducirse debido a alguna característi- pasa es que sus adaptaciones han surgido la diversidad genética. Si en una población ca del organismo que está relacionada con en contextos diferentes. La selección natu- el número de individuos que se reproducen su desenvolvimiento en el medio ambiente. ral es sólo un proceso y sus consecuencias (a esto se le llama tamaño efectivo) es bajo, Por ejemplo, en una población de gacelas, dependen del medio en que se desarrollan se incrementa la probabilidad de que esos casi siempre hay algunas que por alguna los organismos en el tiempo y en el es- no sean representativos de la diversidad razón no son capaces de correr y hacer pacio. Las condiciones en que viven los genética de la población; algo similar maniobras más rápido que un guepardo, su seres vivos cambian de una región a otra sucede con un juego de cartas: mientras depredador natural; éstas tienen menores y no han sido las mismas a lo largo de los más cartas tengas, la probabilidad de que probabilidades de sobrevivir, y por tanto, millones de años de historia de la vida sobre puedas hacer una tercia o una corrida es de reproducirse (hablamos de probabilidad el planeta. Por eso, características que hoy mayor que si sólo tienes el número mínimo porque en la naturaleza no existen “con- son adaptaciones, por ejemplo las semillas necesario para hacer una tercia (tres cartas). tratos” que garanticen la supervivencia). resistentes a la sequía de muchas plantas Esto sucede siempre y cuando tengas un Entonces, tal variación está sometida a la de zonas con estacionalidad muy fuerte, juego de cartas completo, o diverso; es acción de la selección natural. podrían no ser adaptaciones en el futuro, decir, uno en el que cada número aparece si dentro de unos miles de años las lluvias cuatro veces, una por cada símbolo: cora- Lo curioso de la selección natural es se repartieran homogéneamente a lo largo zones, diamantes, tréboles y espadas. En que no es una fuerza omnipotente que actúe del año. el mundo natural, el tamaño efectivo de la sobre los organismos; tampoco es una espe- población es el número de individuos que se Barcos sin vela… reproduce, a partir de los cuales se forman cie de “dedo señalador” genes a la deriva las combinaciones genéticas o genotipos que conscientemente de la siguiente generación, “la mano de la escoja a algunos El azar desempeña un papel importante siguiente ronda”. Si el tamaño efectivo de organismos y no en la evolución. El proceso de selección la población fuese cercano a infinito, la di- a otros. La natural implica, como hemos dicho, que versidad genética no disminuiría. Pero por grande que sea una población, su tamaño Hay migraciones fortuitas como la de ciertas lagartijas mon- tadas en troncos que son arrastradas por el mar y se establecen en una isla donde ya hay lagartijas. ¿cómoves?      16

5 oportunidades de adaptarse a un posible proporciona explicaciones para diversos e cambio ambiental y sobrevivir. tipos de fenómenos. g Surge una nueva especie La teoría evolutiva moderna plantea Genealogía del frijol. El ancestro común más una explicación material, no especulativa ni reciente de la “población” actual (última línea, El elemento crucial para que puedan surgir mística, acerca del cambio de los seres vi- de abajo hacia arriba) está encerrado en un dos especies a partir de una es el aisla- vos a través del tiempo. Ese cambio ocurre círculo. miento reproductivo, es decir, un periodo en un escenario que a su vez es dinámico: en el que dos poblaciones de una misma los organismos vivos no son meros objetos es menor a infinito. El azar actúa en todas especie dejen de interactuar al punto de de los procesos evolutivos, sino que pueden las poblaciones y sus efectos se manifiestan no realizar ningún tipo de intercambio modificar activamente el ambiente en el que más o menos pronto dependiendo del tama- genético, es decir, no reproducirse. Para se desenvuelven y con ello las condiciones ño efectivo poblacional (a mayor tamaño que esto suceda, el aislamiento puede ser en que evolucionan. efectivo, más tiempo). provocado por la aparición de una barrera geográfica que interrumpa el contacto y El ejemplo histórico más dramático (por Mudanza y migración por ende la migración entre poblaciones lo menos para quienes respiramos oxígeno) Cuando decimos migración no nos referi- (una cordillera montañosa, un río, o el es el proceso en el que una serie de microor- mos al viaje anual de las mariposas Mo- surgimiento de una isla por hundimiento ganismos unicelulares sin núcleo llamados narca de Canadá a México. La migración, de un pedazo de tierra), pero también puede cianoprocariontes, alteraron radicalmente la desde el punto de vista evolutivo, se refiere suceder si las características morfológicas o composición de la atmósfera hasta volverla a una mudanza a largo plazo, en la que los conductuales de una o ambas poblaciones predominantemente oxidante y respirable. organismos se desplazan a otra casa y se sufren cambios que las hacen irreconocibles Por medio de la fotosíntesis, estos organis- quedan a vivir ahí. Hay migraciones fortui- una para la otra. Cuando estas barreras se mos fijaban grandes cantidades de carbono tas (ocurren de vez en cuando), como la de erigen entre las poblaciones, dos procesos a partir del bióxido de carbono (CO2) y el ciertas lagartijas montadas en troncos que —la deriva génica y la selección— las van agua (H2O), compuestos abundantes en la son arrastradas por el mar en medio de un diferenciando hasta que la reproducción Tierra primitiva. El proceso de la fotosínte- huracán y se establecen en una isla donde ya entre organismos de un lado y de otro de sis (distinto del de los primeros organismos hay lagartijas, o el movimiento de las semi- la barrera (geográfica o morfológica o quimiosintéticos, que para fijar carbono llas de árboles, ya sea por medio del viento conductual) deja de ser posible, aun si la usaban ácido sulfhídrico, H2S, directa- o por transporte de animales, de modo que barrera desaparece. Al cabo de un tiempo mente del medio) liberó constantemente a algunas germinan en bosques distantes a los en el que ambas poblaciones se han repro- la atmósfera cantidades considerables de bosques donde vivían los padres. ducido por separado durante suficientes oxígeno libre. Dicho proceso transformó generaciones, se pueden convertir en dos la atmósfera radicalmente, pues contribuyó Pero en la evolución no todo es color de especies distintas. a la formación de una capa de ozono que, rosa y algunas mudanzas no terminan bien: entre otras cosas, protegió a la superficie una semilla podría germinar en un ambiente Hacia dónde va la evolución terrestre y a los organismos de la radiación inhóspito y no poder establecerse como ultravioleta. Al cobijo de una atmósfera adulto, o las lagartijas podrían no adaptarse ¿Cómo han surgido en la naturaleza for- oxigenada, protegidos de los daños genéti- bien al nuevo hábitat isleño. Sin embargo, mas vivas tan dispares como bacterias que cos causados por radiación, y con alimento los eventos que sí desembocan en el esta- pueden vivir a 110º C junto a surtidores en abundancia (gracias a los productos de blecimiento de los organismos en nuevos submarinos de agua caliente y osos polares la fotosíntesis) los organismos primitivos lugares añaden nuevas variantes genéticas a de media tonelada que nadan hasta 50 km pudieron reproducirse a gran escala y una población. Esto es importante porque a en aguas heladas? La mutación, la selección eventualmente vivir fuera del agua. En los veces entre los organismos migrantes puede natural, la deriva génica y la migración, en nuevos medios, entre otras cosas, las tasas estar contenida la variación que permita a la última instancia, han engendrado la diver- de depredación y competencia por alimento especie adaptarse a un cambio ambiental. Si sidad de formas vivas que se han adaptado y espacio permitieron la acción de nuevas es así, la nueva población podría tener más a diferentes condiciones de vida. presiones de selección que impulsaron la diversificación de los seres vivos. Una de las cosas interesantes de conocer y entender la evolución biológica, es que Para nuestros suscriptores casi cualquier fenómeno que involucre La presente edición va acompañada por una guía caracteres biológicos plantea nuevas pre- didáctica, en forma de separata, para abordar en el guntas cuando se estudia desde la teoría salón de clases el tema de este artículo. de la evolución. En este sentido, la obra El origen de las especies de Darwin es Lev Jardón Barbolla, jardinero y biólogo, estudia el Docto- ejemplar al estudiar de manera articulada fenómenos de biogeografía, ecología, pa- rado en Ciencias Biomédicas en el Instituto de Ecología, leontología, genética, etc. Por eso se dice que la teoría de la evolución unifica y da UNAM. Sus áreas de investigación son la genética de sentido a la Biología como ciencia, ya que poblaciones y la filogeografía. Alejandra Valero es bióloga de la Facultad de Ciencias de la UNAM, y doctora en Psicología Evolutiva de la Universidad de St. Andrews, Escocia. Actualmente estudia la conducta de peces endémicos mexicanos.          ¿cómoves? 17