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Evolución puntuada en el algodón

Área: Genética — lunes, 9 de abril de 2012

Un estudio demuestra que en el caso del algodón egipcio se produjo en tiempos históricos un gran cambio genético en muy poco tiempo.

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En la teoría evolutiva hay dos tendencias. Por un lado están los gradualistas que creen que los cambios se producen muy lentamente y nunca se dan sorpresas. Pero por otro lado están los del equilibrio puntuado, según ellos lo que en realidad ocurre es que hay largos periodos de estasis y de vez en cuando se producen saltos evolutivos. Uno de los principales proponentes de este equilibrio puntuado fue Stephem J. Gould, gran divulgador por otra parte y autor de numerosos libros sobre evolución y Paleontología.
Gould se basó para proponer su teoría en el registro fósil, pues en algunos casos parece que se produce precisamente ese equilibrio puntuado: secuencias de fósiles casi iguales y súbitamente aparecían nuevas formas.
Lo malo del registro fósil es que es incompleto. Podemos utilizar una metáfora en la que tenemos una película de cine que representa la evolución de una especie. Ésta es “muestreada” con sólo unos pocos fotogramas tomados al azar que representan los fósiles que ha dejado en el registro fósil. Es fácil justificar ambas concepciones de la evolución basándose solamente en el registro fósil.
Naturalmente siempre podemos ser optimistas y pensar que la civilización humana durará unos cuantos millones de años y ver con nuestros propios ojos cómo opera la evolución. Sería un proyecto científico muy aburrido, pero efectivo, sobre todo si no liquidamos cualquier otra forma de vida en este mundo.
Sin embargo, aunque no podemos ver cómo un ratón se transforma en un elefante en unos pocos años, quizás sí podamos ver cambios drásticos puntuados en el genoma de alguna especie si contamos con muestras antiguas y modernas. Esto es lo que precisamente ha pasado con algunas plantas de interés agrícola. La agricultura tiene sólo unos 10.000 años, pero gracias a que los humanos hemos atesorado semillas durante este tiempo algunas han sobrevivido en yacimientos arqueológicos.
Robin Allaby, de la Universidad de Warwick, ha analizado los genomas de varias plantas de algodón a través de sus semillas. Unas semillas tienen 1600 años y proceden de plantas domesticadas por los egipcios de esa época en el Nilo alto, en lo que hoy es Qasr Ibrim al este del algo Nasser, a 40 km de Abu Simbel y 70 km de las fronteras del actual Sudán. Estas semillas constituirían las primeras pruebas directas de evolución puntuada en uno de los principales grupos de plantas con una historia de domesticación corta.
El estudio se basa en una comparativa entre estas semillas y otras más modernas de la misma región del mundo, así como en la comparativa de semillas procedentes de Sudámerica (en lo que hoy es Perú y Brasil) de 800 y 4000 años de antigüedad.
Aunque estas plantas de algodón a nivel morfológico se parecen entre sí, a nivel genético pueden llegar a ser muy distintas. Así por ejemplo este investigador ha encontrado una gran reorganización genética en el caso del algodón egipcio, algo que se ha dado en sólo 1600 años, mientras que en el caso sudamericanos no se ha dado tal reorganización, presentando genomas muy similares pese a los 3000 años de diferencia y 2000 km de distancia.
Esto apuntaría a que en el caso del algodón egipcio se dio un cambio saltacional, un proceso de rápidos cambios genéticos en algún momento o durante esos 1600 años, tiempo que es un instante desde el punto de vista evolutivo. Mientras que el caso sudamericano sería un caso de estasis evolutiva en la que casi no se han dado cambios.
La posibilidad de que los egipcios importaran más tarde algodón de otras regiones, como India, y que los cambios genéticos se debieran a eso quedó descartada gracias al análisis de plantas de algodón de esa otra región. El algodón egipcio sería por tanto una domesticación del algodón africano y no habría habido importaciones de cultivos de India, en donde se habría domesticado por separado.
Según este investigador las plantas localizadas en ciertas áreas pueden desarrollar rápidamente genes que potencialmente les den una mejor adaptación y les permitan soportar mejor el estrés en duras. Puede que estos cambios del algodón egipcio fueran una respuesta a las condiciones climáticas de elevado calor y escasez de agua de la región.
Este tipo de investigación puede ser además útil para el desarrollo de nuevos cultivos que toleren mejor las condiciones adversas, sobre todo con el cambio climático en el que ya estamos inmersos y que por ejemplo hará que el agua no sea abundante en ciertas regiones del globo. La Arqueología y la Genética nos podrían guiar en este sentido.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Foto cabecera: Wikimedia Commons

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10 Comentarios

  1. Miguel Angel:

    Me ha gustado la descripción que ha hecho Neo del equilibrio puntuado, clara y sencilla.
    Tan sólo me gustaría dejar claro que durante los largos periodos de meseta la evolución no se detiene, sino que progresa mucho mas lentamente, intercalados en estos largos periodos de meseta hay periodos mucho mas breves en que la evolución avanza con gran rapidez (saltos).

    En las noticias 3567 (sobre pterosuarios) y 3559 de Neofronteras hemos visto ejemplos muy compatibles con esta teoría.

    Creo que en este aspecto Dawkins se ha quedado un poco anticuado al seguir respaldando el gradualismo de Darwin.

    Saludos/abrazos.

  2. tomás:

    Sobre este tema tengo un artículo -de esos que de cuando en cuando escribo y luego guardo en una hoja-bolsa de plástico-, en el que abogo por la compatibilidad entre gradualismo y puntualismo. Imagino un ambiente que clasifico en conjunto como muy estable, inestable y de rápido cambio o suceso; divido los genomas en tres clases: rígidos, adaptables y muy adaptables. Luego parto de una especie provista de un genoma adaptable que ante un suceso origina 5 de las cuales dos desaparecen y tres continúan en un ambiente estable, aunque una de ellas se desdobla y, provista de un genoma adaptable … bueno no es preciso decirlo todo porque es muy difícil de seguir sin el dibujo. Al final se han originado 29 especies de las cuales sólo 3 continúan. El caso es que tiene gran semejanza con un árbol en el que los sucesos dan lugar a extinciones y evoluciones rápidas en general, pero no siempre; superan los sucesos las especies muy adaptables, y los periodos entre sucesos originan cambios lentos y mantenimientos sin modificación. Las especies con genoma muy rígido a veces desaparecen sin suceso especial. Tiene una apariencia muy razonable, no encuentro contradicciones. Por tanto deduzco la compatibilidad de una y otra formas de evolución.
    Párrafo 8º: “Aunque estas plantas de algodón a nivel morfológico, se parecen entre sí a nivel genético pueden llegar a ser muy distintas”. Por tanto esto avala la importancia del fenotipo. Se ha modificado el genotipo pero ha de seguir exhibiendo el mismo aspecto so pena de fenecer. Y ha transformado su “esencia” de tal modo que ahora estará diferentemente preparada para una adaptación rápida; quizá mejor si el cambio interno ha resultado más adaptable, pero peor si se ha hecho más rígida.
    Viene a suceder como la compatibilidad del aceptado “efecto Baldwin” -lamarkiano- junto con la transferencia horizontal que, al heredarse también resulta lamarckiana. Es decir que la evolución es un fenómeno muy complejo y hemos de estar abiertos a cualquier sorpresa. Darwin-Mendel tenían razón, pero Lamarck, tomado con el cariño que merece por haber emitido la primera teoría evolutiva, también tenía alguna; vemos que hay formas de evolución que son compatibles con la idea general.
    Un cordial saludo.

  3. r:

    Las plantas siempre dan grandes sorpresas a los biólogos por su extraordinaria capacidad de cambio -¡vaya en tan sólo 1600 años ha adquirido notables diferencias a nivel genético!. Los animales no colaboran tanto, como es el caso del cangrejo bayoneta.

    En el penúltimo párrafo Robin Allaby menciona que los cambios en la genética del algodón egipcio son “una respuesta a las condiciones climáticas de elevado calor y escasez de agua de la región”, una postura acorde con la posición actual que sostiene que factores muy adversos pueden provocar un aceleramiento de cambios drásticos en el genoma y en consecuencia una mejor adaptación de los organismos.

    Pero el cangrejo bayoneta actual es practicamente idéntico (al menos en el fenotipo) a los del periodo Ordovícico de 445 millones de años de antigüedad. ¿Fue acaso que la cacerola de las molucas no ha logrado pasar por ningún “periodo crítico” durante esos 445 miillones de años para “transformarse en elefante”? ¿Su periodo de meseta es más largo de lo que se esperaba? ¿O es un claro ejemplo de lo que tomás denomina “genoma rígido” pero que no desapareció?

  4. r:

    Corrección: cacerola de la Molucas y no cacerola de las molucas

  5. tomás:

    Estimado “r”:
    Los fósiles más antiguos del cangrejo de herradura se remontan a 445 Ma. No sabemos si lo que se ha conservado es el fenotipo y el resto -que podría concordar con mi teoría del criptotipo, que no puede expresarse, porque si lo hace se extingue la especie- ha ido modificándose gradualmente con mayor o menor elasticidad. Esto es así porque no sabemos cual fue el genoma del fósil.
    Puesto que el cangrejo herradura, en el transcurso de su existencia ha pasado, durante sus más de 445 Ma por numerosos sucesos, si ha mantenido la especie -cosa que no sabemos, porque ahora hay nos sé si tres o cuatro especies pero que ni siquiera son del mismo género; creo que sólo pertenecen a la misma familia- se trataría de una especie con un genoma muy adaptable, no muy rígido como supones.
    De todas formas quizá a mi artículo del que hablo le falte considerar no sólo la elasticidad del genoma, sino de la misma especie. Por ejemplo el hombre, es muy adaptable, pero no estoy seguro de si su genoma lo es. Incluso habría que definir a qué llamo rigidez y adaptabilidad del genoma. No sería difícil. Si encuentro tiempo volveré sobre él.
    Gracias por haberme puesto ante una dificultad en mis razonamientos. Un abrazo.

  6. NeoFronteras:

    Un problema del registro fósil es que no registra la evolución genética, sea ésta puntuada o progresiva, sólo ve cambios en el fenotipo. No ve cambios metabólicos, en el comportamiento, etc.
    Esta evolución puntuada en el algodón no quedaría registrada en él.
    Se podría producir una evolución en el genotipo sin evolución en el fenotipo y que súbitamente el efecto tenga lugar en el fenotipo.
    Puede darse cierta estasis, o cierto gradualismo y que haya puntuación. O pueden darse ambas cosas en distintos periodos.
    Lo que parece que está claro es que algunas veces hay saltos evolutivos, aunque no sea milagrosos.

  7. tomás:

    Totalmente de acuerdo, estimado Neo.

  8. r:

    Bueno sí, es un argumento muy apropiado el de Neo como siempre y Tomas mi supuesta “ayuda” no es para tanto. Con tus conocimientos estás a años luz de mí, lo único que hago es tratar de aprender un poquito de cada uno de ustedes según me lo permiten mis capacidades. Quizás es por eso que te admiro.

  9. r:

    “los humanos hemos atesorado semillas durante este tiempo”

    Me agradan estas palabras del artículo porque nos recuerda que la agricultura ha tenido y tiene un papel muy importante en la construcción y reconstrucción de nuestra sociedad, por ejemplo en el pasado las mujeres abandonaron, al menos parcialmente, sus labores de recolección y tuvieron más tiempo para dedicarse a la maternidad, como consecuencia el número de individuos sanos física y mentalmente aumentó. Esto es así de importante, dado que un gran número de descendientes (que su vez representan un aumento en la frecuencia de ciertos alelos que pueden ser determinantes del grado de adaptación de la población)tiene un efecto directo en la supervivencia.

  10. r:

    Aunque tambien tiene su lado negativo (dos caras de la misma moneda) porque por un lado, la mujer fue apartada de la producción y la economía, es decir se consolidó un tipo de desigualdad social que hoy tiene importantes repercuciones.

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