Completando a Charles Darwin

Una cr¨ªtica cl¨¢sica contra Darwin es que, pese a haber titulado su libro El origen de las especies (1859), justo no aclar¨® c¨®mo se originaban las especies. La selecci¨®n natural -el mecanismo evolutivo descubierto por el naturalista- se basa en la acumulaci¨®n gradual de peque?os cambios, mientras que las especies suelen ser entidades discretas y bien definidas: vemos leones y tigres, no una escala Pantone de leotigres. La investigaci¨®n reciente, sin embargo, ha aclarado muchos puntos del problema de la especiaci¨®n, o generaci¨®n de nuevas especies, y ha confirmado que la especiaci¨®n tiene una relaci¨®n directa con la selecci¨®n natural darwiniana. Tambi¨¦n han revelado unos principios generales que hubieran resultado sorprendentes para el padre de la biolog¨ªa moderna.

El naturalista nunca explic¨® de verdad el origen de las especies

Los cambios en los seres vivos no son paulatinos; van a grandes saltos

La explosi¨®n de la vida animal ocurri¨® hace 543 millones de a?os

No s¨®lo compiten los individuos; tambi¨¦n lo hacen los genes

"La competencia por los recursos, las carreras de armamentos entre predadores y presas y otros factores biol¨®gicos dan forma a los ecosistemas locales durante periodos cortos", dice el evolucionista Michael Benton, de la Universidad de Bristol. "Pero son factores externos como el clima, la oceanograf¨ªa y la tect¨®nica continental los que explican las pautas de la evoluci¨®n a gran escala". Benton es el autor de uno de los cinco art¨ªculos con que la revista Science celebra hoy el 200? aniversario del nacimiento de Charles Darwin (12 de febrero de 1809-19 de abril de 1882).

La idea de que la competencia entre seres vivos es el principal motor de la evoluci¨®n arranca del propio Darwin y suele ser la preferida por los bi¨®logos. Se la conoce como la hip¨®tesis de la reina roja, por el personaje de Lewis Carroll que le dice a Alicia en A trav¨¦s del espejo: "En este pa¨ªs tienes que correr todo lo que puedas para permanecer en el mismo sitio".

El paradigma de la reina roja son las carreras de armamentos entre predador y presa: los conejos corren cada vez m¨¢s para escapar de los zorros, lo que fuerza a los zorros a correr cada vez m¨¢s para seguir comiendo lo mismo que antes; las corazas de las presas se hacen cada vez m¨¢s duras y las pinzas de sus predadores cada vez m¨¢s fuertes, con lo que todos corren lo m¨¢s que pueden para que todo permanezca en el mismo sitio.

El problema es que la evoluci¨®n a gran escala no permanece en el mismo sitio como Alicia. Los modelos del tipo reina roja, seg¨²n Benton, no explican que los seres vivos se hayan hecho m¨¢s complejos en la historia del planeta, ni que hayan colonizado nuevos espacios (como la tierra firme), ni que ciertos linajes concretos hayan brotado en explosiones evolutivas de radiaci¨®n de nuevas especies. "Todas estas cosas han ocurrido muchas veces en los ¨²ltimos 500 millones de a?os", afirma el cient¨ªfico brit¨¢nico.

La raz¨®n hay que buscarla en la geolog¨ªa, y algunos ejemplos son bien conocidos. Desde que el supercontinente Pangea empez¨® a quebrarse hace 250 millones de a?os, el baile de sus fragmentos por la corteza terrestre ha tenido un efecto decisivo. La biolog¨ªa alien¨ªgena de Australia -ornitorrincos, canguros, koalas, wombats, em¨²s, cucaburras- y de Suram¨¦rica -llamas, anacondas, pira?as, vicu?as, tapires- se debe a que ambos territorios han sido islas durante casi 100 millones de a?os.

El sentido com¨²n no es la mejor gu¨ªa para averiguar las relaciones de parentesco entre las distintas especies. El dam¨¢n, un animalillo africano al que cuesta distinguir de una rata, se agrupa con el elefante en una gran rama evolutiva de los mam¨ªferos, la de los afroterios. Las personas, los delfines y las vacas nos api?amos junto a las ratas propiamente dichas en la segunda rama (los boreoterios), dejando la tercera (los desdentados) para el armadillo y el oso hormiguero.

La raz¨®n es que los mam¨ªferos originales se dividieron f¨ªsicamente en tres grupos hace 100 millones de a?os, cuando las actuales ?frica, Eurasia y Suram¨¦rica se escindieron de un continente ¨²nico.

En los ¨²ltimos a?os, los ge¨®logos tambi¨¦n han encontrado fuertes correlaciones entre la diversidad del plancton -los organismos microsc¨®picos que flotan en el mar- y la temperatura del agua en esa ¨¦poca. El enfriamiento oce¨¢nico de los ¨²ltimos 70 millones de a?os, por ejemplo, se asocia a una gran radiaci¨®n de especies de foramin¨ªferos, los principales microf¨®siles marinos. En general, las fases de calentamiento por las que ha pasado el planeta se han caracterizado por una menor riqueza de g¨¦neros, y de familias enteras, de seres vivos.

Si la competencia entre seres vivos es la reina roja, la evoluci¨®n guiada por las condiciones externas se conoce como la hip¨®tesis del "buf¨®n de corte". Los bufones s¨®lo pretend¨ªan complacer a los poderosos, y jam¨¢s cambiaban sus n¨²meros a menos que se vieran forzados por una cat¨¢strofe (como una guerra o un cambio de r¨¦gimen). Si la reina roja es la idea preferida por los bi¨®logos, el buf¨®n de corte es la favorita de los ge¨®logos, como parece l¨®gico. Y es el motor del cambio que parece predominar a las escalas evolutivas, de 100.000 a?os para arriba en el tiempo, y de especie para arriba en la taxonom¨ªa, la ciencia que clasifica a los seres vivos en una jerarqu¨ªa de especies, g¨¦neros, familias, ¨®rdenes, clases, filos y reinos.

La cuesti¨®n de la reina roja tiene mucha relevancia para el problema estrella de la biolog¨ªa evolutiva: la explosi¨®n c¨¢mbrica, la gran dificultad que atorment¨® a Darwin hace un siglo y medio. La Tierra tiene 4.500 millones de a?os, y los primeros microbios aparecieron poco despu¨¦s (hay evidencias f¨®siles de 3.500 millones de a?os). Pese a ello, la explosi¨®n de la vida animal s¨®lo ocurri¨® al empezar el periodo C¨¢mbrico, hace 543 millones de a?os. La evoluci¨®n tard¨® poco en inventar a los animales, aunque tard¨® 3.000 millones de a?os en ponerse a ello. ?sta es la versi¨®n moderna del dilema de Darwin.

"Creo que la explosi¨®n c¨¢mbrica es un excelente ejemplo de evoluci¨®n por el modelo del buf¨®n de corte", confirma Benton a EL PA?S. "Es un caso en que el cambio dram¨¢tico del entorno f¨ªsico tiene un profundo efecto en la evoluci¨®n. Esto no tiene nada que ver con sugerir que la selecci¨®n natural es err¨®nea, o que Darwin se equivoc¨®. Se trata simplemente de que los cambios dram¨¢ticos e inesperados, como el que ocurri¨® entonces, pueden abrumar a los procesos normales de la selecci¨®n natural y poner a cero el reloj evolutivo, como sol¨ªa decir Steve Gould". Stephen Jay Gould fue un destacado (y pol¨¦mico) evolucionista norteamericano hasta su muerte en 2002.

El periodo anterior al C¨¢mbrico (de 1.000 a 543 millones de a?os atr¨¢s) se llama Neoproterozoico, de mote "prec¨¢mbrico", e incluye las m¨¢s brutales glaciaciones conocidas por los ge¨®logos, como la Sturtian y la Marinoan. Algunos cient¨ªficos creen que fue una era de bola de nieve planetaria (snowball earth), en la que los casquetes polares cubr¨ªan incluso el ecuador terrestre.

Antes de esa era del hielo, los niveles de ox¨ªgeno en la atm¨®sfera eran muy bajos, inferiores al 1% de la concentraci¨®n actual, como hab¨ªan sido en los 3.000 millones de a?os anteriores. La ¨²ltima de las grandes glaciaciones prec¨¢mbricas, la Marinoan, termin¨® hace 635 millones de a?os, y los ¨²ltimos datos indican que los primeros animales, las esponjas, ya hab¨ªan evolucionado para entonces. Y los datos indican que el fondo marino no estuvo bien oxigenado hasta los tiempos de la explosi¨®n c¨¢mbrica. Si la biolog¨ªa tard¨® 3.000 millones de a?os en inventar a los animales, la raz¨®n parece ser que la geolog¨ªa no se lo permiti¨® antes.

La mosca Drosophila ha resultado un modelo muy ¨²til para estudiar los fundamentos gen¨¦ticos de la especiaci¨®n. Por ejemplo, la especie americana Drosophila pseudoobscura se separ¨® hace 200.000 a?os en dos subespecies llamadas USA y Bogot¨¢. Como los caballos y los burros, las moscas USA y Bogot¨¢ pueden cruzarse, pero sus hijos son est¨¦riles. En casos de especies m¨¢s divergentes, los hijos suelen ser no ya est¨¦riles, sino directamente inviables. El punto es que la gen¨¦tica de la mosca permite hallar los genes exactos que son responsables de la esterilidad o de la inviabilidad.

Los resultados apuntan a muy pocos genes, y varios est¨¢n relacionados con el transporte nuclear, el intercambio de materiales entre el n¨²cleo y el resto de la c¨¦lula. Dos de los genes de la especiaci¨®n son Nup96 y Nup160, componentes del poro nuclear que comunica al n¨²cleo con su entorno, y otro es RanGAP, que regula el mismo proceso. No hay ninguna raz¨®n a priori para que la especiaci¨®n est¨¦ relacionada con un mecanismo tan concreto como el transporte nuclear, y estos resultados son inesperados en ese sentido.

Pero estos genes tambi¨¦n tienen relaci¨®n con un fen¨®meno que lleva d¨¦cadas siendo un sospechoso central para los genetistas interesados en la especiaci¨®n. Se llama impulso mei¨®tico (meiotic drive), o m¨¢s en general "conflicto intragen¨®mico". Al igual que la selecci¨®n natural cl¨¢sica, se trata de un proceso de competencia, pero no entre individuos dentro de una especie, ni entre especies dentro de un ecosistema, sino entre genes dentro de un genoma, es decir, entre las partes de un mismo individuo.

Esto es posible porque cada individuo produce miles o millones de gametos (¨®vulos o espermatozoides, seg¨²n su sexo), cada uno con una combinaci¨®n distinta de genes. Y hay genes que sesgan a su favor la producci¨®n de gametos, de modo que se aseguran su presencia en m¨¢s de la mitad de los espermatozoides o los ¨®vulos, que es lo que les corresponder¨ªa por azar. Estos genes son aut¨¦nticas bombas evolutivas, porque pueden imponerse en una poblaci¨®n en pocas generaciones aun cuando no hagan nada beneficioso para el individuo que los alberga. Los dem¨¢s genes se ven forzados a adaptarse para convivir en el mismo genoma que ellos, y esto conduce a las poblaciones por caminos separados aun cuando sus entornos sean similares. Esto es la evoluci¨®n por "conflicto intragen¨®mico".

En el ejemplo mencionado antes de las dos subespecies de Drosophila pseudoobscura, USA y Bogot¨¢, el grupo de Allen Orr, de la Universidad de Rochester, acaba de demostrar que un solo gen (llamado overdrive) es responsable a la vez de la esterilidad de los h¨ªbridos entre las dos subespecies, y de causar su propia representaci¨®n en los gametos por encima del 50% que le corresponder¨ªa por azar. "Nuestros resultados", afirma Orr, "indican que el conflicto intragen¨®mico, una forma de adaptaci¨®n al ambiente gen¨®mico interno, es una fuerza importante en la especiaci¨®n".

Otro descubrimiento reciente es la importancia crucial de las duplicaciones de genes en la evoluci¨®n. Las duplicaciones o p¨¦rdidas de genes son la principal fuente de variaci¨®n gen¨¦tica en nuestra especie: cualquier persona se distingue de cualquier otra en un promedio de 70 regiones duplicadas o amputadas en uno de sus cromosomas.

Dos siglos despu¨¦s, la ciencia rellena huecos que a Darwin le hubiera encantado explicar.