La Ciencia y sus Demonios

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El argumento antidarwinista de que el organismo humano es demasiado complejo para ser fruto del azar representa uno de los errores más extendidos en la comprensión popular de la evolución biológica. Ésta no se produce ni mucho menos al azar, por lo que ningún organismo es fruto simplemente de un cúmulo de casualidades.

Es frecuente escuchar de boca de cualquier «antidarwinista» una frase que apela al egocentrismo más que a la lógica; una frase que bajo diversas variantes viene a decir algo así como «el ser humano no puede ser fruto del azar, algo tan complejo como un organismo humano no puede haberse formado simplemente por casualidad».

Sin duda alguna, la motivación principal de este pensamiento es la imposibilidad de reconocernos a nosotros mismos como algo que no ha sido cuidadosamente planificado y totalmente carente de objetivo,  desplazando al hombre desde un puesto de protagonismo en el centro del universo a un producto más de la enorme diversidad del cosmos. Es duro aceptar que no somos más singulares que una ameba, un lemur o un orangután y que nuestra especie no ha sido más elegida que cualquier gasterópodo.

Sin embargo, esto entraría más en el campo de la psicología o de la filosofía que en el de la biología evolutiva. Lo que pretendemos abordar en este artículo no es la posición del ser humano en el cosmos, sino la premisa de la que parte la aseveración citada y que suele aceptarse de forma implícita: ¿ciertamente somos producto del azar? ¿El organismo humano -o de cualquier otro ser vivo- es fruto de la concatenación sucesiva de meras casualidades?. A pesar de su común aceptación, debemos decir que no, la evolución no es un proceso al azar y pensar que somos frutos de la casualidad es un grave error conceptual.

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En qué consiste realmente la evolución?

La evolución biológica es el conjunto de procesos mediante el cual los seres vivos cambian a lo largo del tiempo, transformándose de unas especies en otras y originando la biodiversidad observable.

Este concepto no es en absoluto nuevo, dado que desde la antigua grecia había sido postulado el origen común de todos los seres vivos (especialmente por Anaximandro), mientras que varios naturalistas de los siglos XVIII y XIX trabajaron la hipótesis de que las especies se transforman unas en otras.

De forma independiente y simultánea, los naturalistas británicos Alfred Russell Wallace y Charles Rorbert Darwin describieron a mediados del siglo XIX el mecanismo mediante el cual se produce este fenómeno evolutivo: la Selección Natural. El segundo de ellos, C. Darwin, reunió todo el conjunto de conocimientos y observaciones sobre el tema, articulándolo sobre el nuevo concepto de Selección Natura y ofreciendo una verdadera teoría científica sobre la evolución biológica.

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Posteriormente, una nueva disciplina, la Genética, que florecía tras el redescubrimiento de los experimentos de Mendel por parte de Vries, Tschermak y Correns en 1900, permitió explicar cuáles eran las bases de la variación y los mecanismos de la herencia.

El desarrollo de estas nuevas disciplinas, y especialmente de la genética de poblaciones, permitió completar y sintetizar la teoría desarrollada por Darwin en lo que vino a denominarse la Nueva Síntesis Evolutiva. En las últimas décadas otros descubrimientos como la transferencia horizontal de genes o los procesos simbióticos, han venido a mejorar considerablemente nuestra visión del proceso evolutivo.

Sin embargo, aún nos queda mucho por conocer sobre cómo se han formado, a lo largo de miles de millones de años, las especies que podemos observar en la actualidad. La discusión y las líneas de investigación sobre procesos y mecanismos evolutivos se encuentran en plena actividad, nuevos fósiles enriquecen cada día nuestro conocimiento de la historia de la vida y los apasionantes descubrimientos que la genética y la biología molecular ofrecen contínuamente, amplían nuestra visión de un proceso que se ha revelado mucho más complejo de lo que pudo parecer hace siglo y medio.

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¿Cómo «funciona» la evolución por selección natural?

Es prácticamente imposible resumir en unos pocos párrafos todo lo que hoy sabemos sobre mecanismos evolutios.  De forma que ruego anticipadamente disculpas por la excesiva simplificación y los errores  que de ello se desprendan.

Prácticamente todos los biólogos coinciden en que para que exista evolución es necesaria la existencia de varios requisitos:

• Organismos  capaces de autorreplicarse, originando copias de ellos mismos.
• La posibilidad de que se produzcan errores transmisibles en la autorreplicación, es decir, que algunos descendientes puedan presentar variaciones con respecto al organismo progenitor  y que esas variaciones sean heredables.
• El número de descendientes producidos debe ser mayor al que el ambiente es capaz de sostener

En estas condiciones, tendremos una población de organismos que producen copias de ellos mismos, y algunas de esas copias presentan ciertas variaciones. Dado que el medio no puede soportar el número de individuos producido en la población (generalmente por un déficit de recursos), una cantidad variable de individuos perecerá al no poder obtener los recursos necesarios para reproducir y/o reproducirse.

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Dado que existen algunas diferencias (variabilidad) en cada nueva generación, pueden darse tres casos diferentes con un individuo variado:

1. La variación no influye en la supervivencia, es indiferente presentar la variación o no presentarla.
2. La variación reduce la capacidad de supervivencia del individudo, teniendo más probabilidades de morir sin reproducirse que otro individuo que no porte la variación.
3. La variación aumenta la capacidad de supervivencia del individuo, teniendo más probabilidades de reproducirse que otro individuo que no porte la variación.

Lógicamente, al igual que la variación (1) no provoca ningún efecto sobre el organismo, cabe esperar que los portadores de la variación (2) tengan menos descendencia que el resto, mientras que los que presentan la mutación (3) producirán un mayor número de vástagos.

Obsérvese que no se trata de condiciones absolutas: no es necesario que solamente se reproduzcas  los individuos (3); basta simplemente con que su número de descendientes sea ligeramente mayor.

En esta situación, ¿que cabe esperar que ocurra en la siguiente generación?. Previsiblemente, un individuo (3) habra tenido, por norma general, más descendencia que un individuo (2) , un individuo (1) o un individuo sin variación. Dado que esta variación era heredable, los descendientes seguirán portándola y la proporción de individuos (3) será ligeramente superior que en la generación anterior. De igual forma, los portadores de la variación (2) serán menos numerosos.

Generación a generación, y si no cambian las condiciones ambientales, la proporción de los descendientes del individuo (3) original irá aumentando,  de tal forma que finalmente, todas los individuos de la población pueden acabar portando la variación beneficiosa; ésta se habrá fijado en la misma.

Fijémonos en el proceso: se han producido tres variaciones (1, 2 y 3), pero las limitaciones del ambiente han funcionado como un filtro, permitiendo el aumento de la variación (3) en detrimento de la forma original y de las variaciones (1) y (2). Este proceso de filtro ambiental sobre la variación ocurrida en la población es lo que denominamos Selección Natural.

Este proceso, fácil de imaginar, puede repetirse sucesivas veces. Una nueva variación beneficiosa (que pueda mejorar ligeramente el mismo o cualquier otro aspecto del individuo), seguirá un proceso de fijación similar, con la diferencia de que después de hacerlo la población tendrá dos variaciones beneficiosas en su acervo.

Repetido innumerables veces, la población puede llegar a variar muchísimo, adaptándose de forma contínua y cada vez más ajustada al ambiente en el que vive. Otra población que se encuentre aislada reproductivamente de nuestra protagonista sufrirá un proceso similar, aunque no necesariamente en la misma dirección: en primer lugar porque el ambiente puede variar ligera o ampliamente en ambos lugares y en segundo lugar porque las variaciones surgidas en ambas poblaciones pueden ser muy diferentes.

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A medida que pase el tiempo, cabe esperar que ambas poblaciones vayan divergiendo (es decir, variando en direcciones diferentes), de tal manera que puede llegar un momento en que no podrían reproducirse entre sí aunque volvieran a ponerse en contacto. En ese momento, se habrán convertido en especies diferentes y, de esta forma,  la selección natural habrá producido la  especiación.

No es difícil comprender que, con el tiempo y el espacio suficientes, la divergencia y producción de nuevas especies llegue a originar una gran diversidad.

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¿Qué produce la variación?

Lamarck, Wallace o el mismo Darwin no podían explicar la variación que observaban en los seres vivos. Además, en contra de las teorías de la época (según las cuales los caracteres de la descencendia se debían a una mezcla de los caracteres paternos, como si de dos fluidos se tratase),  la selección natural  precisaba de una herencia individualizada, donde las variaciones se heredaran de manera discreta, no diluida.

Hoy sabemos que esas instrucciones se encuentran codificadas en el ADN, la molécula que forma los cromosomas. Muy básicamente, el ADN es un polímero formado por la sucesión de unas moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos. Estos nucleótidos constan de un azucar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. Esta última puede ser de cuatro tipos: Adenina, Guanina, Citosina y Timina, representadas generalmente por sus iniciales (A, G, C y T).

De esta forma, las cadenas de ADN son sucesiones de nucleótidos con cualquiera de las cuatro bases. Podemos, si analizamos la cadena, «leer» la secuencia de bases y representarla como una sucesión de sus inciales (p.e. A-G-T-C-C representa una cadena de ADN con cuatro nucleótidos que portan Adenina, Guanina, Timina, Citosina y Citosina consecutivamente).

En realidad el ADN es una doble cadena (como un collar doble). Ambas cadenas están entrelazadas entre sí, formando una estructura conocida como doble hélice, mediante el apareamiento de las bases nitrogenadas, que son complementarias dos a dos (Guanina con Citosina y Timina con Adenina).

Y son precisamente las secuencias de bases nitrogenadas las que constituyen el lenguaje en el que están escritas las instrucciones genéticas. Concretamente, cada conjunto consecutivo de tres bases «significa» un aminoácido determinado, que son los componentes estructurales de las proteínas. De esta forma, los mecanismos celulares «leen» la secuencia de bases nitrogenadas y fabrican proteínas según la sucesión de «letras» que encuentran. El proceso, muy resumido, consiste en que un fragmento de la fibra de ADN se copia en otra molécula similar, llamada ARN mensajero, que reacciona con unos pequeños orgánulos celulares (los ribosomas), los cuales fabrican la proteína sigiendo la secuencia de bases nitrogenadas.

Por esto decimos que las instrucciones para que un organismo se forme y funcione se encuentran en el ADN: con él se fabrican las proteínas y gracias a la intervención de éstas el resto de componentes orgánicos. Cuando un individuo se reproduce, lo que transmite a su descendencia es una copia de su ADN, con lo que el nuevo organismo puede formarse completamente.

Es fácil imaginar que cualquier alteración en el ADN puede tener serias consecuencias en el desarrrollo del organismo, dado que sería el equivalente a borrar o cambiar parte de las instrucciones de un manual de construcción.

Pues bien, estas alteraciones o errores son relativamente frecuentes, y ellos representan precisamente la base de la variación que venimos comentando desde un principio. El ADN puede sufrir daños o errores por diversas causas: errores en la copia, alteración de bases por agentes mutágenos, cortes, pérdidas y traslocaciones de fragmentos, etc. Estos errores se conocen como mutaciones, y si ocurren en aquellas células que darán un nuevo individuo (como los gametos de los organismos con reproducción sexual), se heredarán por la descendencia.

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¿Estas mutaciones se dan al azar?

Las causas por las que la información contenida en el ADN puede variar son variadas. A las mutaciones espontáneas, producidas por errores durante la copia o el reparto cromosómico en la reproducción celular, por lesiones o daños en la molécula  o por transposición de segmentos de ADN,  se suman las mutaciones inducidas por factores externos de naturaleza física, química o biológica (como ciertos tipos de radiación y de productos químicos).

Estas alteraciones pueden producir la eliminación, sustitución o adición de nucleótidos, de fragmentos de ADN o incluso de cromosomas enteros, alterándose de esta forma la información genética.

Como se puede ver, las mutaciones no se producen para contrarrestar ninguna característica del medio. Por el contrario, se originan por errores – ya sean espontáneos o inducidos por agentes mutágenos-. Por ello decimos que las mutaciones se producen al azar, en el sentido de que son independiente de los efectos que esa mutación vaya a tener sobre el organismo en relación con su medio ambiente (por ejemplo, con respecto a sus probabilidades de supervivencia o reproducción). En esta línea, el azar tampoco se refiere a que una mutación ocurra con igual probabilidad en cualquier parte del genoma. De hecho, hay alteraciones más frecuentes y regiones más susceptibles a la mutación que otras. El concepto de azar en este contexto debe interpretarse como la independencia entre la mutación y sus consecuencias con respecto a la adaptación al medio: la mutación no se produce como respuesta del organismo para obtener una mejor o peor adaptación, sino que ambos constituyen fenómenos independientes.

Precisamente por eso, los efectos de las mutaciones sobre el organismo son dispares: pueden ser neutras (no afectan a la supervivencia), perjudiciales (disminuyen la capacidad de supervivencia o reproducción) o beneficiosas (aumentan la capacidad de supervivencia o reproducción). Lógicamente, en una maquinaria tan ajustada como es cualquier ser vivo actual, la mayor parte de las mutaciones son perjudiciales o neutras, dado que es extremadamente difícil que un error produzca por casualidad un mejor funcionamiento del mismo.

A estas mutaciones propiamente dichas, sean moleculares o cromsómicas, habría que añadir otros mecanismos de alteración del material genético descubiertos en las últimas décadas, como los transposones, episomas o la incorporación de ADN exógeno, fundamentalmente por parte de ciertos virus que son capaces de insertar su propio ADN o parte de él en el genoma de la célula infectada. De esta forma, el hospedador «adquiere» repentinamene paquetes de genes completos. También en este caso, la alteración del ADN puede considerarse al azar en el sentido empleado anteriormente, dado que la infección es independiente de los resultados adaptativos que provoque la incorporación del nuevo material genético.

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A pesar de todo, la evolución no se produce al azar

Llegados a este punto, estamos preparados para comprender porqué la evolución no es un proceso azaroso, a pesar de que las mutaciones que originan la variación sí se produzcan al azar.

Sintetizando lo que hemos visto, podemos imaginar un organismo capaz de reproducirse y dotado de un ADN que alberga la información necesaria para su desarrollo y funcionamiento. Al transmitir el ADN a su descendencia, éste puede sufrir alguna modificación de cualquier tipo de los mencionados más arriba, con lo que el organismo hijo tendrá pequeñas diferencias con respecto a su progenitor.

Estos cambios (mutaciones) pueden hacer que el descendiente no sufra alteración ninguna (mutación neutra), que presente algún defecto (mutación perjudicial) o, con mucha menos probabilidad, que le represente una ventaja frente al resto de individuos (mutación beneficiosa).

El proceso que hemos denominado Selección Natural, que no es ni más ni menos que la evaluación de estas nuevas características frente al medio y frente al resto de individuos de la población, hará que aquellos con mutaciones perjudiciales tengan por término medio un menor número de descendientes (al presentar desventaja frente a sus congéneres), mientras que los que presenten una mutación beneficiosa obtendrán -también por término medio- una mayor descendencia.

De esta forma, sobre el acervo de variabilidad que producen las mutaciones en todas las direcciones, la Selección Natural filtra positivamente aquellas que representan una mejor adaptación y un mayor éxito reproductivo, mientras que simultáneamente filtra de forma negativa  aquellas otras que representan una desventaja.

Mediante este proceso contínuo, en una población tenderán a fijarse las mutaciones beneficiosas mientras que las perjudiciales tenderán a desaparecer. De igual forma, se favorecerá la acumulación de mutaciones beneficiosas (o neutras como mucho) y no de las perjudiciales.

Observando cualquier ser vivo, no estaremos viendo entonces el resultado de una acumulación casual de mutaciones azarosas, sino el producto de una cuidadosa selección, entre todas las posibilidades, de aquellos caracteres que han resultado en cada momento más adecuados para la supervivencia y reproducción del individuo.

El proceso sería similar, aunque con amplias licencias, a intentar obtener un pleno en la quiniela. Si nos permitieran en lugar de repetir todas las semanas los 15 pronósticos, retener los aciertos que tuvieramos en cada jornada y pronosticar en la siguiente únicamente los fallados, cabe esperar que consiguiéramos 15 aciertos a lo largo de unas cuantas semanas, y muy probablemente dentro de la misma temporada. ¿Alquien se atrevería a decir que nuestro pleno al 15 habría sido fruto exclusivamente del azar?
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Referencias

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• Mayr E (1982) The growth of biological thought: diversity, evolution and inheritance. Harvard University Press, Cambridge, Mass. ISBN 0-674-36446-5

• Mayr E (1993) What was the evolutionary synthesis? Trends Ecol Evol 8:31–34

• Moya, A. & Fontdevila, A. (2003) Evolución. Origen, adptación y divergencia de las especies. Ed. Sintesis ISBN: 849756121X

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• Soler, M. (Ed.) (2002) Evolución. La base de la Biología. SESBE.