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Sábado, 14 de noviembre de 2009

BIOLOGIA: DARWINISMO ESTRICTO Y EQUILIBRIO PUNTUADO

La selección natural tiene su arritmia, pero sigue siendo el motor de la evolución biológica

Científicos norteamericanos estudiaron cómo actúa la evolución mediante un experimento que duró 21 años. En lo que se llama la evolución experimental. Utilizando bacterias, 40 mil generaciones de ellas, han demostrado con datos fehacientes la forma en que actúa la selección natural, el método por el cual evolucionan y han evolucionado todos los seres vivos.

 Por Martin Cagliani *

La evolución no es una teoría, es un hecho observable. Lo que sí es una teoría es la forma en que actúa. La visión general, desde que Charles Darwin diera a conocer su teoría de la selección natural, es que la evolución hacía su trabajo de forma lenta a lo largo de miles y millones de años. Así que, ¿cómo estudiar desde la práctica la evolución? Con seres vivos que se reproduzcan muy rápido, como por ejemplo las bacterias: es lo que se llama evolución experimental y uno de los más grandes expertos en el tema es el biólogo evolutivo Richard Lenski.

Por lo general se usan los fósiles y el método comparativo para estudiar la evolución, pero la forma experimental la observa mientras ocurre, en el contexto de experimentos que son realizados y replicados bajo condiciones controladas.

Es lo que hace Lenski en la Universidad de Michigan, Estados Unidos. Como no tiene una máquina del tiempo, estudia organismos que se reproducen, mutan y evolucionan de forma veloz. Así es que Lenski y su grupo eligieron a la bacteria Escherichia coli.

Pero la palabra rápido deberíamos ponerla entre comillas, ya que recientemente han publicado en Nature los resultados del estudio de 40 mil generaciones de esta bacteria, un estudio que les ha llevado nada menos que 21 años.

OBSERVANDO LA EVOLUCION

Lenski y sus colegas se valieron de técnicas nuevas para poder identificar los cambios en cada generación de bacterias. Gracias a un novedoso método se puede conseguir el genoma completo de las E. coli, o sea determinar el ADN completo, por poco dinero. Es que si no sería prohibitivo hacer un estudio genético a cada una de las 40 mil generaciones.

Como ellos congelaban una parte de las bacterias cada vez que pasaban unas 500 generaciones, tienen hoy en día una secuencia exacta de cómo fueron evolucionando sus bacterias durante las 40 mil generaciones. Así saben qué mutación apareció, cuándo lo hizo y qué efectos tuvo. Una mutación es un cambio en la información genética, que por ende producirá luego un cambio en la herencia del individuo que nació con esa mutación.

Para poder comparar, los científicos lo que hicieron fue seguir la evolución de lo que llaman culturas, doce de ellas, que serían diferentes linajes de bacterias. Al tener congelados esos estadios evolutivos también les permite volver a probar si la evolución sigue siempre el mismo camino, o uno diferente cada vez, con sólo volver a darle libertad a esa generación congelada y compararlo con la que siguió su curso.

Con este estudio Lenski y colegas mostraron la selección natural en acción. Durante las primeras 20 mil generaciones las mutaciones se fueron acumulando a un ritmo constante, siendo la mayoría beneficiosas para el éxito reproductivo. Esa es la forma en que funciona la selección natural.

En las siguientes 5 mil generaciones siguió aumentando ese éxito reproductivo, hasta que se volvió más lento. Luego, una mutación en uno de los genes de la bacteria hizo que, durante las siguientes 20 mil generaciones, se diesen más mutaciones en menor tiempo, por lo que éstas aumentaron y mucho. Aunque la mayoría no tuvo impacto adaptativo, o sea en el éxito reproductivo, y sí en los rasgos físicos.

SELECCION NATURAL Y/O EVOLUCION NEUTRA

Lo que demuestra este experimento es que la selección natural y la evolución no funcionan a un ritmo constante sino que lo hacen por períodos alternos de rápida evolución de los rasgos físicos de la bacteria, pero pocos con relación a su éxito reproductivo, combinando con etapas en las que los linajes más exitosos se mantienen estables con muchas mutaciones que no los afectan de forma física.

Hasta ahora se pensaba que la acumulación de mutaciones beneficiosas de una forma regular y a ritmo constante, durante largos períodos de tiempo, era lo que hacía la evolución neutra, no la selección natural. Pero este estudio ha probado que la selección natural también puede actuar de ese modo.

La evolución neutral es una forma en la que se cree que la evolución funciona como una selección al azar de mutaciones neutrales. Es una teoría diferente a la más aceptada que es la de la selección natural, que sostiene que la evolución actúa por medio de una selección natural de mutaciones benéficas, o sea que son buenas para la reproducción y para poder adaptarse mejor al medio ambiente.

Pero en este estudio se ha probado que las mutaciones fueron benéficas a lo largo de las primeras 20 mil generaciones de bacterias, y que la forma en que se fijaron en el genoma de la bacteria en las generaciones siguientes fue aquella en que se espera que lo haga la selección natural, o sea seleccionando lo más exitoso para la reproducción.

Y la forma en que evolucionó este linaje de bacterias es más parecida a la visión de la evolución, que se llama de equilibrio puntuado, que a la selección natural descripta por Darwin en 1859.

EVOLUCION NO ES PROGRESO

La evolución observada mediante los fósiles nos provee de un punto de vista que nos coloca en el punto final, desde el cual solemos observar cómo han llegado a ser las especies de hoy en día en base a los fósiles de especies ancestrales. Podemos ver cómo han ocurrido todos los pasos, y eso suele llevar a la idea de que la evolución es una serie de nuevas adaptaciones que van mejorando a una especie dada para llevarla progresivamente hacia la mejor.

Pero esta forma de ver la evolución, como un progreso, es algo que le ha hecho mucho daño a la noción de evolución y a la teoría de la selección natural. Ya que no existe tal cosa, evolución es igual a cambio, no a progreso. La tendencia de la evolución es a operar mediante saltos, de una forma impredecible, que luego deriva en una meseta adaptativa.

Los cambios en la selección natural no son direccionales. Según el mismo Darwin, la selección natural producía la adaptación paso a paso. Así, la selección natural trabaja sólo si la fuente de variación no está dirigida por el ambiente. En este caso, la fuente de variación serían las mutaciones.

Jean-Baptiste Lamarck, quien formuló la primera teoría sobre cómo actúa la evolución, decía lo contrario: que el organismo dirigía la evolución. Pero se ha comprobado que la selección favorece los caracteres ventajosos de entre una variación al azar.

Estos argumentos de Darwin no consiguieron muchos adeptos en su tiempo y recibió mucha crítica, por culpa de que en esa época no se conocía cómo actuaba la herencia. Aunque lo que más le jugó en contra a Darwin y a la selección natural fue que ésta lleva impresa un mensaje desagradable: la evolución no tiene propósito alguno, no tiene ningún principio inspirador. No es un progreso que lleva a la perfección, simplemente selecciona cambios para que las especies se adapten mejor al medio.

EL EQUILIBRIO PUNTUADO

Hoy en día hay dos visiones principales sobre cómo actúa la evolución. Una es la del llamado neodarwinismo, que vendría a ser la teoría de Darwin actualizada con todos los conocimientos que ahora tenemos sobre genética, paleontología, etcétera. La otra es la propuesta por Niles Eldredge y Stephen Jay Gould, que se ha llamado equilibrio puntuado. Ambos aceptan a la selección natural como motor de la evolución, pero explican de diferente forma el modo en que actúa.

La diferencia entre las dos es en cómo ven el ritmo de la evolución, o sea si es rápido o lento, y también en el modo en que se desarrolla. Para los neodarwinistas, la evolución actúa de forma lenta y constante a lo largo del tiempo, y siguiendo un patrón lineal, o sea una sucesión de una especie a otra.

El equilibrio puntuado sostiene que los cambios evolutivos se producían durante breves períodos geológicos (unos 50 mil años), quedando inalterados luego durante millones de años.

Según lo que se vio en el experimento de Richard Lenski y colegas iniciado en 1988, la evolución de esos 12 linajes de Escherichia coli demuestra la evolución por selección natural, y se inclina más por una evolución al estilo del equilibrio puntuado, ya que se ven cambios rápidos seguidos de un período en el que no se notan cambios y sí se ve una fijación de los mismos.

Pero el artículo publicado en Nature es específicamente técnico, no hay especulaciones ni teoría. Y lo que aporta principalmente es que el ritmo en el que actúa la evolución no es constante. En palabras de los autores, hay que ser cautos ante interpretaciones categóricas sobre el ritmo de la evolución. A partir de ahora se abre un nuevo campo para la especulación teórica.

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