En algunos casos el transcurso de la evolución puede ser repetible e incluso puede ser predicho.
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Las especies evolucionan, es decir, cambian a lo largo del tiempo. Incluso se producen fenómenos de especiación mediante los cuales aparecen especies nuevas a partir de otras más antiguas. Según la teoría darwinista los procesos implicados son sencillos. Hay una variación genética que se da de modo aleatorio y una presión de selección que favorece a los de mayor éxito reproductor.
Naturalmente no puede darse cualquier cosa, pues la evolución generalmente trabaja sobre lo que hay y también hay limitaciones físicas. Así por ejemplo, no es de esperar que a partir de individuos de solamente una cabeza se obtengan individuos con tres cabezas. Además hay cambios genéticos que no serán positivos bajo ningún esquema ambiental. Pero el hecho de que estos cambios sean aleatorios nos hace creer que la evolución es siempre impredecible.
Sin embargo, hay pistas que nos indican que algunas veces se pueden predecir algunos rasgos. Así por ejemplo, nos podemos encontrar con casos de especies no emparentadas situadas en lugares geográficos distintos, que sometidas a presiones de selección similares en nichos ecológicos parecidos, adoptan una morfología similar. Se puede dar, por tanto, una cierta convergencia evolutiva.
Esto también se puede demostrar con programas computacionales basados en algoritmos genéticos. En esos programas se trata de encontrar una solución a un problema usando las reglas de evolución darwinista en el que ciertos objetos mutan, se reproducen y son seleccionados hasta que son capaces de alcanzar una solución muy cercana a la óptima. En este caso nunca se pretende conseguir un resultado aleatorio, sino todo lo contrario: alcanzar una solución (lo más cercana a “la mejor solución”) en el menor tiempo posible.
En el caso se sistemas biológicos no se tiene sistemas tan limpios, sencillos y controlados, pero de todos modos los científicos investigan sobre ello.
Ahora un grupo de la Universidad de Princeton publica en Science un resultado en el que se sugiere que con cierto conocimiento de la genética de una especie y sabiendo ciertas condiciones ambientales que afectan ciertos genes es posible determinar y predecir el patrón evolutivo controlado por esas condiciones ambientales. Bajo estas condiciones, al menos en ciertos casos, la evolución sería predecible.
Este grupo de investigadores muestrearon secuencias de ADN en 29 especies de insectos lejanamente emparentadas. Catorce de estas especies han desarrollado evolutivamente características casi idénticas debido a influencias externas, pues de alimentan de plantas que producen el mismo tipo de toxinas. Estas toxinas generalmente alteran negativamente el funcionamiento de la bomba sodio-potasio de las células.
Entre los insectos estudiados se encuentran especies tan alejadas unas de otras como las mariposas, pulgones o escarabajos. Aunque algunas de estas especies se separaron unas de otras hace 300 millones de años, han experimentado cambios similares en una proteína clave de la bomba de sodio-potasio, que situada en la membrana celular regula la razón entre sodio y potasio en la célula respecto al exterior. La elección de la proteína de la bomba Na-K como objeto de estudio se debió a que se sabía que era sensible a las toxinas en cuestión. Pero esta proteína evolucionó para así dotar de resistencia a estos insectos frente a las toxinas antes mencionadas.
Los humanos tenemos cuatro copias de la proteína en nuestras bombas Na-K. Cuando presentan ciertos defectos pueden producir problemas médicos que pueden ser tratados precisamente usando las mismas cardiotoxinas que producen estas plantas para defenderse de los insectos. Así que este tipo de estudios tiene utilidad médica.
Además el estudio de esta proteína puede servir para ver cómo se adaptan ciertas especies a los entornos de agua dulce que sufren algún tipo de salinización.
Estos investigadores fueron capaces de predecir la secuencia de proteínas de la bomba Na-K en función de la exposición a la toxina de la especie en concreto. En el curso de la evolución estos insectos incorporaron diversas mutaciones para así resistir las toxinas. En algunas especies se dieron 33 de estas mutaciones. Frecuentemente estos investigadores encontraron mutaciones casi idénticas entre las diversas especies de insectos que permitían a las bombas Na-K resistir las toxinas. Uno de los cambios genéticos que se dieron en los antepasados de varios de estos insectos se basaba en duplicaciones de genes, que permite evitar el riesgo de usar una proteína nueva que no funcione bien bajo estas condiciones.
Por otro lado, en insectos que no se alimentan de este tipo de plantas las mutaciones en esta proteína se reducían a solamente una.
Esta evolución paralela en numerosos insectos, en lugar de sólo en dos especies, apoya la idea de que el fenómeno no se ha dado por casualidad. Este estudio nos dice que ciertos rasgos (no todos) tienen un número limitado de mecanismos moleculares y por esta razón distintas especies pueden compartir los mismos mecanismos. En este caso en concreto se puede deducir que el mecanismo usado por estos insectos para defenderse de las toxinas presentes en su alimentación está limitado. Esto restringiría las opciones que la evolución tiene limitando sus posibles metas y, por tanto, permitiendo su predicción.
Estos investigadores sostienen que el hecho de que estas soluciones a un mismo problema sean usadas una y otra vez en especies no emparentadas sugiere que el transcurso de la evolución puede ser repetible y predecible.
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Artículo originall. [3]
Fotos: Peter Andolfatto.