NeoFronteras

¿Existe una memoria biológica de la evolución?

Área: Biología — jueves, 13 de noviembre de 2008

La evolución de una determina característica o rasgo podría verse facilitada si los cambios en el ambiente se dan de una manera regular en lugar de azarosa. De este modo el genoma retendría memoria de la historia ambiental pasada.

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Geospiza magnirostris y Geospiza Fortis. Foto: B. Rosemary Grant-Science.

La evolución de las especies depende de los cambios en el entorno de los individuos que la componen. En un ambiente absolutamente estable (e inexistente) no se daría la selección natural ya que los individuos no se verían afectados por un mayor o menor éxito reproductivo y las especies permanecerían sin cambios. Pero lo normal es que haya cambios en el mismo que favorezcan determinados rasgos, es decir que conduzcan a un mayor éxito reproductivo, y por tanto los genes mutados que determinan esos rasgos terminarán siendo dominantes en los genomas de los individuos de la especie. Si el ambiente cambia de nuevo puede que se favorezca otro rasgo y que se seleccionen otros genes distintos y los anteriores terminarían siendo “olvidados” para siempre. Los cambios en el ambiente hacen que las especies se tengan que readaptar continuamente. Esto nos haría pensar que bajo estas premisas la evolución se daría de forma lenta a no ser que haya cierta capacidad de cambiar rápidamente.
Supongamos ahora que los cambios en el ambiente no se producen de manera suave y continua, ni tampoco de manera azarosa, sino que se dan de forma periódica o sistemática. ¿Retendría el sistema genético memoria de sus estados pasados?
Merav Parter, Nadav Kashtan y Uri Alon del Instituto Weizmann en Israel sugieren ahora en un artículo en PloS que los cambios ambientales que varían de una manera no azarosa a lo largo del tiempo permitirían una evolución que aprendiera las reglas de comportamiento del ambiente y creara organismos que pueden desarrollar rápidamente nuevos rasgos a partir de muy pocas mutaciones. Es decir, que bajo este supuesto la evolución se aceleraría.
La habilidad de generar novedad es uno de los misterios de la teoría evolutiva. Últimamente diversos descubrimientos en Evolución, Genética y Biología del Desarrollo sugieren que los organismos facilitan de algún modo la variación. Un diseño donde los cambios genéticos dan lugar a características o rasgos físicos (fenotipos) novedosos que, llegado el caso, pueden ser útiles y ser seleccionados. Por ejemplo, y recordando los pinzones de Darwin, una de las posibles mutaciones en el genoma de un pájaro puede dar lugar a una forma del pico apropiada para un nuevo ambiente en el que haya diferentes recursos alimenticios. Si esa nueva forma no aparece no se podrá aprovechar el nuevo recurso y esto dependerá de lo fácil que sea la aparición de variación. Se necesita una capacidad de cambio que proponga “nuevas ideas” en fenotipos. Esto nos deja con la duda de cómo evoluciona espontáneamente en sí la facilidad con la que se da esta variación.
En el trabajo de estos investigadores se tuvo en cuenta las observaciones que muestran que el ambiente natural varía regularmente a lo largo del tiempo bajo ciertas reglas. Proponen que los organismos pueden aprender (o más bien sus genomas) cómo ha cambiado el ambiente en el pasado y usar esta información para tener una ventaja evolutiva en el futuro. Si por ejemplo la disponibilidad de semillas para las distintas especies de pinzones varía en tamaño y dureza a lo largo del tiempo, las distintas especies pueden haber aprendido la capacidad de desarrollar picos apropiados de manera rápida. A largo plazo no se seleccionaría un tipo de pico en concreto sino que seleccionaría un conjunto de herramientas genéticas capaces de hacer evolucionar el pico más apropiado para una época concreta.
Para comprobar esta hipótesis estos investigadores emplearon una simulación computacional en la que dejaron evolucionar unos “organismos” simples que evolucionaban bajo dos posibles escenarios. Una primera población evolucionaba bajo un ambiente sin cambio y una segunda bajo un cambio sistemático y regular del ambiente. Los dos escenarios dieron lugar a organismos con diferentes diseños, pero en el segundo caso los organismos almacenaron información acerca de la historia en sus genomas, desarrollando un diseño genético modular. Éstos fueron además capaces de generar fenotipos novedosos útiles para ambientes nuevos, siempre y cuando compartieran las mismas reglas que los ambientes vividos. De este modo la habilidad de generar novedad emergería evolutivamente del sistema.
El estudio sugiere el gran efecto que el ambiente puede tener en la evolución de los diseños biológicos y nos acerca a la comprensión de cómo evoluciona la habilidad de crear diseños novedosos útiles. ¿Explicaría este estudio también los casos de evolución rápida observados en algunos ecosistemas reales?

Fuentes y referencias:
Nota en Eureka alert.
Artículo en PloS.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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6 Comentarios

  1. lluís:

    ¿Cambiar rápidamente?, ¿y cuanto de rápido?, porqué, supongo, que admitiendo que hay un cambio climático, por muy rápido que cambiáramos no tendríamos tiempo de adaptarnos. Ahora bien, si el cambio climático (que algunos científicos siguen poniendo en duda, como por ejemplo un profesor -creo que climatólogo- de la Universidad del País Vasco, de quien no recuerdo su nombre, que dijo recientemente que esto del cambio climático “es un cuento”, aunque creo que se refería al cambio climático causado por el hombre), fuera un proceso lo suficientemente lento para facilitar un “cambio rápido”, a lo mejor esa “memoria biológica” nos convertiría en otra especie.

  2. NeoFronteras:

    No, para poder evolucionar de esta manera hay que estar expuesto previamente a similares condiciones. No se refiere sólo a condiciones climáticas, sino de cualquier otro tipo. Los cambios rápidos en el entorno suelen conducir a la extinción de la mayoría de las especies. Recordemos que la Tierra no tuvo tanto dióxido de carbono en los últimos 20 millones de años y nunca su subida fue tan rápida.
    Sobre el personaje que menciona supongo que se refiere a A n t ó n U r i a r te, profesor retirado de geografía (humanidades) de la Universidad del País Vasco. Este sujeto y otros como él sólo buscan notoriedad. Es puro exhibicionismo, casos patológicos de enfermedades psiquiátricas y en el fondo carne de diván mendigando por una pizca de atención por parte de los demás. Este señor en particular nunca ha publicado en una revista científica; aunque, eso sí, tiene un libro editado por el gobierno vasco en donde niega el cambio climático y, como no, un blog con su foto. Según él “el CO2 es nuestro amigo”.
    Hay otros casos aún más mezquinos si cabe en los que ciertos individuos se apuntan al negacionismo para cubrir intereses económicos y políticos. Hay incluso uno que además de negar el cambio climático niega incluso la existencia del virus del SIDA.
    En una sociedad como la actual en donde a ciertos delincuentes se les abonan fortunas por salir en TV, no es de extrañar que se de cancha a personajes negacionistas (que no críticos o escépticos). Nuestra sociedad contemporánea es como el agua contaminada de estiércol, en su seno la mierda asciende, ésta en su camino emponzoña todo lo que toca y finalmente flota haciéndose visible para disfrute de todos.
    Aunque hubiera sido más apropiado tratar este tema en el post anterior.

  3. lluís:

    Sí. A ese señor me refería, A n t ó n U r i a r te. La verdad sea dicha yo me confundí y le tomé por climatólogo. De haber sabido que era de “humanidades” (cómo si la ciencia, fuera una “inhumanidad”) ni le hubiera citado. En todo lo demás dicho en su post, no puedo estar más de acuerdo.

  4. NeoFronteras:

    Perdón por el espaciado en el nombre de ese señor, pero así evitamos que Google le haga más famoso aún.

  5. tomás:

    Tuvela ocasión de leer el pie de foto -o comentario al lado, que no recuerdo bien- en que este Uriarte exponía la chimenea del combustible de una central térmica de carbón de la que salía una densa columna de humo. En el escrito criticaba a quienes “asustaban al público diciendo que aquello era CO2, cuando toda persona un poco documentada sabe que este gas es incoloro”. El entrecomillado es porque este era su mensaje, ya que no recuerdo sus palabras exactas.
    Su exposición me pareció paralela a una foto de aguas fecales con toda suerte de residuos flotando de la que se dijera que todo el mundo sabe que el agua es incolora, que por tanto aquello no debe ser agua y de ello deducir que la suciedad no es contaminante ni perjudicial.
    Realmente la demagogia, si está bien pagada, debe dar bastante para vivir de ella y este individuo parece un buen ejemplo.

  6. tomás:

    Mi intención era comentar el artículo, pero se me fue la idea al leer a lluís y Neo; de ahí mi escrito anterior.
    Veamos: Suponen la necesidad de una “memoria” para justificar que acontecimientos periódicos den lugar a adaptaciones suficientemente rápidas ya que, de otra manera, la especie afectada no sobreviviría.
    Yo creo que si hay un número suficiente de mutaciones en todo el genoma, no es necesaria tal memoria y que la adaptación escoge los órganos a modificar, tanto en el caso de variaciones con cierta regularidad como si son totalmente arbitrarias.
    Ello no implica la negación de esa posible memoria, pero habrá que justificarla y localizarla o teorizar su conformación. Pienso que los modelos informáticos no pueden certificar nada en casos como este ya que se introducen variables que se suponen y no es posible comparar el resultado con la realidad. Si una de las poblaciones supuestas es imposible -aquella en la que no hay cambio ambiental- no puede haber comparación con la otra. Debería haberse comparado con varias que representasen diversas capacidades de mutación, o expuestas a agentes externos más o menos activos, por ejemplo diferentes radiactividades del suelo.
    Un saludo.

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