La evolución biológica, ¿es solo un proceso continuo de cambio?

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(Por María Dolores Prieto Santana) En un denso y documentado artículo en la revista PENSAMIENTO (volumen 75, número 283, serie especial nº 9 de 2019) leemos (página 29): “El término evolución designa, en un sentido general, un proceso continuo de cambio”. Y en el DRAE se define de la siguiente forma: “f. Cambio de forma. 4. f. Fil. Serie de transformaciones continuas que va experimentando la naturaleza y los seres que la componen. Evolución biológica: 1 f. Proceso de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones”. Pero, ¿son suficientes estas definiciones? ¿Describen adecuadamente lo que hoy en filosofía de las ciencias y en filosofía de la biología se entiende por “evolución”? ¿Es adecuado el término “transformación”? ¿Qué se entiende por “continuo”? ¿Es la evolución un proceso “a mejor”? ¿Tiene marcha atrás la evolución o es irreversible? Desde las nuevas perspectivas de las teorías evolutivas, se discute en qué sentido de habla de “continuidad” y se apunta la necesidad de introducir el término “irreversible”.

Los debates sobre la vigencia de las ideas evolutivas siguen vivas y se sitúan en las Fronteras de las Ciencias, la Tecnología y las Religiones. La palabra “evolución” se suele identificar con frecuencia con Charles Robert Darwin (1809-1882) y sus seguidores, los darwinistas. Para éstos, el proceso de cambio orgánico irreversible, lento, gradual y continuo en todas las especies biológicas, desde hace millones de años, se debe a los procesos de selección natural y supervivencia de los más aptos. La publicación el 24 de noviembre de 1859 de El Origen de las Especies por la Selección Natural y la supervivencia de los más aptos de Charles Darwin significó el inicio de una revolución científica, filosófica, política, ideológica y religiosa en toda Europa. El Origen de las Especies por la Selección Natural fue recibido entre agrias polémicas y críticas apasionadas por parte de los sectores más conservadores de la ciencia y de la iglesia de Inglaterra. La aparición de El Origen de las Especies venía precedida por la publicación un año antes, por Darwin y Alfred R. Wallace, del artículo Extracto de una obra inédita sobre el concepto de especie, que resultó escandaloso y tildado de materialista para muchos.

Charles Darwin y la peligrosa palabra “evolución”

Darwin tuvo la capacidad de sintetizar un gran número de datos ya publicados observándolos con ojos nuevos y acuñando un nuevo paradigma científico: el del mundo inacabado que se va construyendo de forma natural de acuerdo con las leyes de la selección. Nuestro mundo sería muy distinto si no hubiera existido Darwin. En el cambio de “imagen” del mundo natural, en el cambio de paradigma, intervienen las experiencias asimiladas por Darwin en su viaje alrededor del mundo. En la elaboración de sus ideas intervienen, sobre todo, los métodos y las teorías de la moderna geología. Darwin los adapta magistralmente a la diversificación y evolución de la vida sobre la Tierra.

Sin embargo, la palabra evolución tiene un significado mucho más amplio que el darwinismo. Al usar la palabra “evolución”, los biólogos  y los paleontólogos hoy quieren decir que, con el paso de largos períodos de tiempo, el cambio irreversible y aleatorio de las frecuencias génicas de las poblaciones produce variabilidad; y ésta queda seleccionada de forma natural por la supervivencia de los más aptos y en algunos casos, si hay aislamiento suficiente, aparecen nuevas especies biológicas. Charles Darwin no disponía de conocimientos de genética. Por eso, denominó como “descendencia con modificación” a un proceso lento, gradual y continuo de selección natural de los caracteres morfológicos que suele actuar a lo largo de millones de años dando lugar a nuevos linajes.

¿Esta Darwin pasado de moda?

Algunos científicos de la primera mitad del siglo XX creían que había que enterrar a Darwin y a sus teorías. Se consideraba anticientífico y contrario a las teorías biológicas de moda basadas en la genética y las mutaciones. Pero Darwin había abierto una brecha que nunca se cerró del todo.

Bastaban algunos datos nuevos para reconstruir el paradigma bajo aspectos diferentes. Bien es verdad, que hubo seguidores de Darwin que permanecieron fieles a la herencia del maestro, aunque intentaron incorporar algunas de las innovaciones científicas de la época.

Así, a finales del siglo XIX, en plena crisis del darwinismo, aparecen nuevas ideas que fecundarán las tesis de Darwin. Éstas reaparecen gracias al movimiento eugenésico que pretendía la mejora de la raza humana. Los primeros éxitos del movimiento eugenésico se deben a Francis Galton (1822-1911), un hombre rico y aficionado a las matemáticas, que era primo de Darwin; y a Karl Pearson, filósofo positivista y matemático. Ambos aplicaron las técnicas estadísticas a la biología y abrirán una puerta al nacimiento del movimiento científico del neodarwinismoen los años 30 del siglo XX.

En 1905, George Romanes, seguidor de las ideas de Darwin en el campo de la psicología animal, acuñó el término neodarwinismo, para describir la teoría de la selección natural enriquecida con la creencia en la transmisión de algunos caracteres adquiridos en circunstancias especiales (lo que se suele llamar el neolamarckismo débil). Para ellos, lo que evoluciona no son los individuos sino la población, y por ello es necesario incorporar técnicas estadísticas.

Romanes creía que Weissmann y Mendel tenían razón en sus ideas de la discontinuidad del “plasma germinal” y que había que buscar un entendimiento, una armonía entre estas ideas y las de Darwin a través de la biología cuantitativa.  

Tres serán las obras que marcan la posibilidad de concordismo entre mutación y Selección Natural: The general Theory of Natural Selection (La teoría general de la Selección Natural)de Ronald A. Fisher (1929); Genetic de Sewall Wright (1931); y The causes of Evolution (Las causas de la Evolución) de John B. S. Haldane (1932).

“Toda variación -concluyó triunfante Haldane – debe pasar por el tribunal de la Selección”.

La Teoría sintética de la Evolución o Nueva Síntesis

Por los años 30 se introduce la genética de poblaciones en el pensamiento científico y aparece la llamada “Nueva Síntesis” o “Teoría Sintética de la Evolución”. Se suele considerar a Theodosius Dobzhanski  (1900‑ 1975) como el “padre” de la nueva síntesis, al publicar en 1937 Genetic and the Origin of the Species . A estas ideas se unen el zoologo Julian Huxley, el ornitólogo Erns Mayr, los botánicos StebbinsyGrant, el geneticista Ford y el paleontólogo Georges Gaylord Simpson (1902‑1985), entre otros.

Tras la publicación de la obra de Darwin, los debates y las polémicas ocupan todo el final del siglo XIX. Pero con el cambio se siglo llegó la crisis. La “crisis” del darwinismo se produce por el avance de la genética ‑y sobre todo con la teoría cromosómica de la herencia de los caracteres adquiridos. Los biólogos se preguntaban: ¿cómo compaginar la existencia de la Selección Natural (que es un proceso gradual) con las Mutaciones (que son discontinuas)?

La llamada Teoría Sintética de la evolución intenta armonizar tres factores que hasta entonces se consideraban irreductibles con las ideas de Darwin:

  1. Las mutaciones (o cambios de diversa índole en los cromosomas, o más concretamente los cambios de composición y de ordenación de los genes)
  2. La Selección Natural, es decir, el éxito diferencial de los nuevos caracteres que depende de la presión selectiva del medio sobre el desarrollo y funcionamiento de los organismos. Dan mucha importancia a la presión selectiva en los primeros estadios del desarrollo embrionario (constricciones del desarrollo). Las mutaciones son causa, y el medio actúa como condicionante.
  3. Los mecanismos de aislamiento (tanto geográfico, como etológico, como de otro tipo). Es una condición negativa de la evolución (que ya había enunciado Wallace en 1858): cuanto más pequeña es la población y mayor es el aislamiento y más continuado sea, la posibilidad de cambio evolutivo continuado en el tiempo es mayor. Ya que la hibridación tiende a enriquecer más genéticamente una especie y hacer más estable, sólo aparecen nuevas especies si se confinan los nuevos mutantes en un medio favorable y endogámico (Vavilov) La fragmentación del ambiente (geográfico o ecológico) favorece la diversificación. Estos fenómenos son frecuentes en la insularidad (como estudió Darwin en las islas Galápagos) o en las barreras geográficas o ecológicas (como sucedió en la Europa cuaternaria, o en la evolución de especies en América del Norte y del Sur)

La expresión Síntesis moderna la acuñó en 1942 el  zoólogo británico Sir Julien Huxley, nieto del biólogo Thomas H. Huxley, principal seguidor de Darwin. La Síntesis Moderna es el resultado de la convergencia de tres disciplinas: la genética, la paleontología y zoología.

Los esfuerzos individuales de cada uno de estos, confluyó en el famoso Congreso de Princeton (celebrado en esta Universidad norteamericana en enero de 1947). Este Congreso culminó con un acuerdo general entre las diferentes disciplinas biológicas y paleontológicas convertidas al “pensamiento poblacional”: la genética de poblaciones. 

En el Congreso de Princeton se decidió, entre otras cosas,  la publicación (que aún pervive) de la revista Evolution (Evolución), en la que se publicarían todos los trabajos científicos en curso en esta materia.

Las bases ideológicas de la revista se establecen sobre una serie de acuerdos sobre los que desarrollar la nueva teoría:

  1. la  concordancia general con las tesis más básicas del pensamiento de Darwin, 
  2. la adición del concepto de mutación como causa del cambio orgánico, 
  3. el rechazo de las ideas neolamarckistas de la herencia de los caracteres adquiridos en el soma,
  4. y la aceptación de la paleontología como registro histórico de que la evolución es un cambio que se puede medir, de carácter  gradual, de las frecuencias génicas en una población, regido por la Selección Natural.

Nuevas perspectivas en la evolución

La teoría de la Selección Natural de Darwin y la de la Teoría Sintética supone que las variaciones “útiles” para la supervivencia (desarrollo, supervivencia, reproducción) se imponen en una población. Es el paradigma del lobo de “Caperucita roja”: estos dientes son para… Todo tiene una finalidad y en función de ella se seleccionan los caracteres más útiles o aptos. La adaptación es siempre un proceso de éxito reproductor de los más útiles.

Pero algunos naturalistas hablan de la aparición de caracteres nuevos que no son necesariamente e inmediatamente útiles. No significan de entrada ninguna ventaja adaptativa. Serían “no adaptativos o neutros” y el proceso, según el paleontólogo Stephen Jay Gould, se llamaría de “exaptación” en lugar de “ad-aptación”.

Es curioso notar que, a pesar de haber derribado con facilidad los argumentos favorables a un plan o “diseño” en la naturaleza, Charles Darwin pareció desconcertado por las críticas que sugerían que la evolución podía ser incluso más aleatoria de lo supuesto por él. Por ello, a partir de la tercera edición de El Origen de las Especies por la Selección Natural (aparecida en 1861) comenzó a conceder más espacio a una concepción pluralista de la evolución, de modo que la Selección Natural pasó a ser sólo un mecanismo entre otros para explicar el hecho incuestionable evolutivo. El que fuera iniciador con Darwin de la moderna teoría evolutiva por la selección natural, Alfred Russell Wallace, comenzó a preocuparse por el giro en el pensamiento que veía en su amigo. Incluso el mismo Wallace había hecho evolucionar su propio pensamiento.

Frente al pensamiento abiertamente materialista y biologicista de Darwin sobre los orígenes y la evolución de la humanidad, encontramos el pensamiento religioso-místico de Alfred R. Wallace (1823-1913). Después de una extensa vida científica y de haberse anticipado en la formulación a las ideas darwinistas de la lucha por la existencia y la selección natural, hacia 1866 fue tendiendo hacia el espiritismo y trató de darle un fundamento científico.

En 1889, pocos años después de la muerte de Darwin (acontecida en 1882) Wallace publicó su propia versión de la teoría evolutiva. Este libro, al que tituló irónicamente como Darwinism, instaba a que se volviera a la versión original de la teoría conjunta de 1858, y se alegró cuando en las reseñas de la época se le tachó como “más darwinista que Darwin”: la Selección Natural era el único mecanismo explicativo del hecho evolutivo.

Pero también Wallace fue haciendo evolucionar su propio pensamiento. En los últimos años de su vida (en 1910) publicó un libro resumen de su pensamiento desde 1869 cuyo título es suficientemente significativo: El mundo de la vida: una manifestación de un poder creador, una mente directora y un último propósito, donde expone sus ideas de que la ciencia muestra la existencia de una inteligencia suprema que todo lo gobierna. Ese poder empuja la evolución en su sentido ascendente.

Pero Wallace no tuvo la última palabra. Tras su muerte, la síntesis entre el darwinismo y la genética mendeliana realizada en las primeras décadas del siglo XX, renovó entre los expertos en genética de poblaciones el interés por la posibilidad de existencia de “rasgos” o “caracteres” neutros, sin valor adaptativo.

La evolución biológica gradualista, ¿es una teoría en crisis?

El modelo clásico de “evolución gradualista”  heredado de El Origen de las Especies por la Selección Natural (Darwin, 1859) está sometido hoy a una profunda revisión.Por los años 30 se introduce la genética de poblaciones en el pensamiento científico y aparece la llamada Nueva Síntesis (en 1942, con J.H. Huxley) o Teoría Sintética de la Evolución (unos años antes, en 1937). Este es el modelo dominante en el campo de las ciencias biológicas: la evolución como proceso lento, gradual y continuo. No se trata de volver a las caducas ideas de Cuvier de principios del siglo XIX. Se trata de cuestionar, sobre todo, uno de los pilares básicos del evolucionismo darwinista convencional: el gradualismo.  Para Darwin y sus seguidores todo el proceso evolutivo se puede explicar como un proceso lento, gradual y constante a lo largo de millones de años.

Sin embargo, los paleontólogos han mostrado muchos casos en los cuales ese ritmo lento, gradual y continuo no aparece deducirse de los datos del registro fósil. En estos últimos años crece la ofensiva desde lo que algunos denominan neocatastrofista. Los recientes avances en la epistemología de la paleontología han planteado la posibilidad de una profunda revisión del paradigma dominante en la comunidad científica. Algunos se preguntan si nos encontramos en el umbral de un nuevo paradigma en el sentido kuhniano, como han señalado los paleontólogos Roger Lewin en la revista Science y Stephen Jay Gould en Paleobiology.

El modelo ortodoxo darwinista logró responder de modo más simple a muchos de los problemas suscitados por las ciencias de la Naturaleza desde los presocráticos hasta el siglo XX. Pero por los años 70 se suscitan nuevos interrogantes, surgidos de una nueva epistemología interpretativa del registro fósil. El trabajo de Eldredge y Gould de 1972 sobre el patrón evolutivo del equilibrio intermitente, suscitó ardorosas controversias en el seno de la comunidad científica de paleontólogos y neontólogos.

Según este modelo, los procesos de evolución no siempre son rigurosamente graduales. Hay momentos en la vida geológica de una especie que ésta permanece casi sin evolucionar durante millones de años. Y luego, en un espacio de tiempo relativamente corto, se produce la sustitución de esta especie por otra. Parte de esta controversia está contenida en el libro de Anthony Hallam, Patterns of Evolution [Patrones de la Evolución], en el que debaten los patrones evolutivos de diversos grupos de organismos fósiles, desde los primeros metazoos a los mamíferos.

Los paleontólogos entran en el debate filosófico-científico

Los paleontólogos han suscitado el debate de tres cuestiones básicas que, en opinión de Lewin y Gould, como se ha dicho más arriba, modifican el paradigma del darwinismo gradualista. Estas cuestiones son:

1) La historia de la vida ¿tiene direcciones definidas?, es decir: dado el carácter histórico del desarrollo de la vida sobre la Tierra, ¿se puede afirmar que la diversificación de animales y plantas a lo largo de los tiempos geológicos goza de “direcciones” o “tendencias” privilegiadas?  En el caso de la extinción de las especies biológicas, ¿existe una direccionalidad en el hecho de la evolución?  

Estas preguntas atraviesan la historia de las Ciencias de la Naturaleza desde sus comienzos expresándose de modos muy diferentes. Existe, sin embargo, una antítesis de posturas subyacentes siempre a la discusión, que se pueden clasificar de modo general en direccionistas y no direccionistas.

Hoy los llamaríamos (usando la expresión de Gould, 1991) teleológicos y contingentistas. Esta antítesis surge ya en el corazón mismo de las explicaciones catastrofistas y gradualistas en la geología y la biología de los siglos XVIII y XIX. Para el paradigma catastrofista clásico, la aparición y desaparición (extinción) de animales y plantas a lo largo de los tiempos geológicos, tal como manifiesta el registro fósil, debe interpretarse como el resultado de catástrofes cósmicas periódicas que extinguen la vida, seguidas de “creaciones” de nuevas formas diferentes a las anteriores.

Dentro del paradigma darwinista, en los últimos años del siglo XIX y primera mitad del siglo XX, las posturas vuelven a aparecer bajo la forma de “finalismo” y “ambientalismo”. Osborn acuña el término “aristogénesis” para expresar la “dirección inevitable” hacia la que se dirige la vida. Los darwinistas, y los modelos actuales, insisten en que la evolución no significa más que cambios irreversibles debido a las canalizaciones de los procesos de cambio morfológico debido a la presión del medio externo sobre la norma de reacción del genoma.

2) ¿Cuál es el motor del cambio orgánico? ¿Es el ambiente el único y principal responsable de la evolución, o el cambio surge de alguna dinámica interna a la vida? ¿Explica la Selección Natural darwinista todos los procesos evolutivos? ¿Es la extinción de los seres vivos una respuesta de la incapacidad de la Selección Natural?  También estas preguntas atraviesan sin respuestas convincentes los diversos paradigmas explicativos. En los tiempos pre-evolucionistas, el debate se centraba en la importancia que para la vida podían tener los cambios geológicos y ambientales en la evolución y extinción de las especies.

Estas posturas se reencuentran en las nuevas síntesis evolutivas. Ha sido Valentine quien ha “resucitado” el viejo debate entre “ambientalistas” e “internalistas” en defensa de los primeros. Este debate sigue vivo hoy en los nuevos paradigmas evolutivos.

3) ¿Cuál es el ritmo, la velocidad de los cambios, el “tempo” del cambio orgánico? La evolución y la extinción de las especies biológicas, ¿es un proceso lento, gradual, determinista, inflexible, continuado, a lo largo de la historia geológica, o más bien el ritmo de la evolución  y extinción es cambiante, contingente, esporádicamente más rápido con largos períodos de estabilidad? Es necesario resaltar aquí la figura de Charles Lyell, defensor de un gradualismo inflexible como único camino para aplicar el actualismo de Hutton. En el polo opuesto se sitúan los catastrofistas clásicos y también las posturas neocastrofistas de muchos paleontólogos que han resaltado la importancia que tienen los períodos de concentración de extinción.

¿Está emergiendo un nuevo paradigma científico de la evolución biológica?

Desde el ámbito filosófico, se describe  la evolución  de muchas maneras: como un paradigma totalizador, un programa de investigación,  un imaginario social,  un sistema cultural. Dentro del campo de la moderna paleontología de la paleobiología (tal como hizo Stephen Jay Gould) surgen posturas científicas mucho más humanistas. No solo dedican su tiempo a investigar sobre los procesos naturales, sino que su mayor interés se apoya en las implicaciones sociales de la ciencia, lo que se ha dado en llamar la tríada CTS (Ciencia-Tecnología-Sociedad). Las recientes investigaciones en ciencias de la Tierra hace que en la actualidad tenga un carácter emergente un nuevo paradigma, al que denominan con el inapropiado (y provisional) nombre de neocatastrofista.

Pero ¿cómo se ha ido construyendo social y culturalmente la imagen de la evolución y de la extinción? ¿Qué elementos científicos y extracientíficos están presentes en la emergencia de las ideas biológicas y geológicas sobre el hecho y las causas de la evolución y de la extinción de las especies?

Históricamente, el problema de la Extinción de las especies está ya en el primer capítulo de la Biblia. Pero el planteamiento “científico” racional, sin pretensiones de implicaciones religiosas, no se establece hasta los tiempos de Georges Cuvier, a finales del siglo XVIII e inicios del XIX. En el siglo XVII, el problema de la extinción se consolida como paradigma. El que esto escribe es consciente de la imprecisión del término, hoy sometido a críticas. Sin embargo, tiene valores de operatividad y funcionalidad que se han considerado de interés.

Desde nuestro punto de vista, el modelo de cambio científico, filosófico y teológico de la evolución y extinción de las especies se acomoda bastante a las ideas de “cambio revolucionario de los paradigmas”.

Escribe T. S. Kuhn, en su conocido libro Estructura de las Revoluciones científicas: “Una vez que ha alcanzado el status de paradigma, una teoría científica se declara inválida sólo cuando se dispone de un candidato alternativo para que ocupe su lugar. Ningún proceso descubierto hasta ahora por el estudio histórico del desarrollo científico se parece en nada al estereotipo metodológico de la demostración de falsedad, por medio de una comparación directa con la naturaleza”.

Niveles del debate actual sobre la evolución biológica

Se pueden diferenciar desde el punto de vista de la teoría evolutiva actual, tres niveles de debate entre biólogos y paleontólogos evolucionistas:

El primer nivel de debate gira en torno a si el ritmo de evolución y extinción de las especies se acomoda a lo que se ha llamado Gradualismo filético, o más bien el proceso dominante es el del equilibrio intermitente. Ya se ha citado que en el año 1972 dos paleontólogos (Niels Eldredge  y Stephen J. Gould) ponen en tela de juicio que todos los patrones de la especiación y evolución sean graduales. Estudiando linajes de Trilobites postulan un nuevo modelo de evolución: el de los equilibrios intermitentes o interrumpidos a intervalos (punctuated equilibria).

Para ellos, en los procesos de evolución de muchas especies hay largos períodos de inmutabilidad de los taxones (equilibrio o estasigénesis), seguidos por un rápido proceso de evolución (ruptura del equilibrio). Esto significa una revolución en el modo de concebir los “ritmos” de la evolución. Y explica la ausencia de “formas intermedias” entre taxones.

Esta idea no es nueva. Ya en tiempos de Darwin su seguidor Thomas Henry Huxley proponía un mecanismo “saltacional” para pasar de un filum a otro. Era imposible por simple selección natural gradualista. El saltacionismo se hizo popular entre los genetistas, pues los alelos de Mendel son discontinuos. Pero debido a la gran autoridad de Lyell triunfó la línea gradualista.

Stephen J. Gould, profesor entonces en Harvard, encontró una edición de los Principles of Geology anotada en sus márgenes por su principal oponente, el geólogo y paleontólogo suizo Louis Agassiz. Las anotaciones son extraordinariamente interesantes. Agassiz intenta desmontar los cuatro componentes básicos del uniformitarismo gradualista:

1) invariabilidad e inherencia de las leyes físicas en la naturaleza,

2) uniformidad de los procesos geológicos, 

3) gradualismo de los procesos, y

4) uniformidad de configuración de la Tierra.

Si las bases epistemológicas del gradualismo uniformitarista caen, caería también el gradualismo evolucionista de Darwin. En Chicago en 1980 hubo una tormentosa reunión de paleontólogos que saltó a las páginas de Newsweek, con este titular: “¿Está apareciendo un nuevo paradigma científico?”

El segundo nivel de debate dentro de la comunidad científica es el que gira en torno a la posibilidad de separar Macroevolución y Microevolución. Como consecuencia de todo lo anterior, surgió el debate sobre si hay dos ritmos diferentes de evolución y si “La macro y micro evolución están desacopladas”. La Macroevolución afectaría a los procesos de aparición de los grandes grupos animales y vegetales, mientras que la Microevolución afectaría, de forma independiente, a la variabilidad dentro de la especie. En la citada reunión de Chicago de 1980, un periodista preguntó a un destacado paleontólogo: “¿Cree usted en la Macroevolución?” A lo que respondió: “Bien, depende de cómo la defina usted…”

Estudios realizados con ayuda de ordenadores muestra que los momentos de especiación no coinciden muchas veces con los de diversificación. Hemos de acudir otra vez a Stephen Jay Gould en su interesante ensayo La Vida maravillosa (1989, 1991 castellano). La explosión Cámbrica muestra una enorme diversificación de phyla y escasa variabilidad. Hay una gran Macroevolución y escasa Microevolución.

El tercer nivel de debate entre los teóricos de la evolución se centra en el papel de los fenómenos de extinción en los procesos evolutivos. Para unos expertos, en la naturaleza los procesos dominante y determinantes para la evolución son los de extinción gradual, mientras otros (sobre todo los paleontólogos) ponen especial énfasis en la extinción en masa como motor de la evolución.

En definitiva, se trata de aceptar el hecho de los diversos ritmos de extinción y sus consecuencias para los procesos de evolución. No es el momento de recorrer la historia del pensamiento geológico y biológico desde Darwin hasta la actualidad. Pero desde los años 80 del siglo XX, con el desarrollo de la Tectónica de Placas y los avances en informática aplicada al registro fósil, junto con las teorías astrofísicas modernas, aparece una concepción menos gradualista de los procesos de la Tierra. Los procesos evolutivos no aparecen tan lentos, graduales y continuos. Se resalta la importancia de las grandes crisis biológicas debido a periódicos procesos catastróficos en la Tierra. Por eso algunos hablan de un neocatastrofismo.

Las investigaciones de los profesores David Raup y John Sepkoski desde 1984 han dado resultados sorprendentes. Con ayuda de bancos de datos procedentes de miles de trabajos científicos en paleontología, han mostrado que en los últimos 600 millones de años (el Fanerozoico) los procesos se aparición y extinción de especies han tenido “ritmos” diferentes. Se distinguen cinco “picos” de extinción masiva de faunas y floras. Y lo que es más sorprendente: hay picos menores de extinción separados por intervalos de unos 26 millones de años. ¿Cómo explicarlo?

Por una parte, se han investigado los sedimentos procedentes de los episodios de extinción masiva. Y se observa que en esas rocas hay restos de iridio (muy escaso en la Tierra) y otros indicios que hablan de fenómenos extraterrestres atribuidos a impactos de asteroides o cometas a lo largo de los tiempos geológicos. Y si siempre hubo sobre los planetas del sistema solar impactos de cuerpos extraños, en determinados momentos es más abundante la densidad de los impactos y el tamaño de los cuerpos. Esos cuerpos que impactan, si tienen un diámetro mayor de 10 km podría provocar alteraciones ecológicas de envergadura mundial que modifican las condiciones de habitabilidad y por ello la extinción de especies.

Pero ¿por qué esa periodicidad? Se han intentado buscar las razones y se postulan algunas hipótesis: Pero hay aún más coincidencias: los profesores M. Rampino (de la NASA) y Richard Stothers (del Goddard Institute Space Study) proponen una confirmación de la posibilidad de la periodicidad  de las extinciones. Por cálculos astronómicos, proponen que el Sistema Solar oscila verticalmente a través del plano galáctico, con un período de unos 67 millones de años (rango entre 52 y 74 Millones de años, Ma). Esto significa que cada 33 Ma pasa por el plano y a los 33 Ma siguientes alcanza los extremos. A cada paso por dicho plano, el Sistema Solar (y por tanto, el planeta Tierra) penetra en una banda de mayor concentración de “cuerpos” (asteroides) (la Nube de Oort) que aumentan la posibilidad de colisión, además de perturbar de forma gravitatoria la familia de cometas del Sistema, aumentando con ello el riesgo de colisión.

Tal como se ha podido ver en el desarrollo de las páginas que anteceden, se postula la posibilidad de establecer, a partir del análisis de las ideas sobre la extinción de la especies biológicas, varios “paradigmas” en sentido de Kuhn.

CONCLUSIÓN: “Se busca un nuevo Darwin”

Con ocasión de la celebración del “Día de Darwin 2020”, hemos podido leer: “Se busca un nuevo Darwin”. La elite de la biología del desarrollo cree necesario ampliar la teoría de la evolución”. Hoy la interpretación darwinista del mundo está sujeta a continua revisión, se va extendiendo a nuevas fronteras.

Las ideas de Darwin revolucionaron no solo la concepción de lo que es el origen y la diversificación de la vida (incluidos los humanos) sobre la Tierra. También fundamentan una imagen del mundo. La imagen de un mundo autónomo en sus leyes, su funcionamiento y sus procesos contingentes (es el azar quien domina), sin finalidad y en el que todos los elementos constituyen una unidad bien trabada. Esto es lo que define al llamado paradigma ecológico, sistémico, holístico y complejo que emerge del evolucionismo y que es una alternativa al viejo paradigma mecanicista o fisiológico.

Los conceptos de la ecología han sido desarrollados posteriormente (entre 1940 y 1960) con ayuda de primitivos computadores. Así nace la Teoría General de Sistemas  o Dinámica de Sistemas. Su objetivo es analizar las interacciones que se producen entre fenómenos y que no se explican por los fenómenos en sí mismos. La construcción de este modelo ha sido posible gracias, sobre todo, al avance en las biologías y sobre todo a la ecología.

El estudio de la problemática de la evolución biológicay sus implicaciones sociales, llevó a la consideración del fenómeno de la complejidad. Más tarde, la llegada de la Ecología condujo a la consideración de una visión holística del mundo y de un universo inacabado: todo está en cambio, en proceso, en expansión, en interacción, en equilibrio estacionario y más tarde en equilibrio dinámico. Tal vez, uno de las imágenes más sugerentes es la de GAIA de James Lovelock.

María Dolores Prieto Santana es Educadora y Antropóloga, colaboradora de la Cátedra Francisco J. Ayala de Ciencia, Tecnología y Religión.

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3 comentarios en “La evolución biológica, ¿es solo un proceso continuo de cambio?”

  1. Un excelente resumen de la historia y de la actualidad de las ideas sobre la evolución. Me gustaría aportar dos ideas:
    1ª.- La evolución es un camino, es un medio. Y en el caso de los seres vivos, la evolución es el medio para conservar la vida que tienen. Aunque no sepamos el “para qué” final. Ese objetivo vital de que la vida “perviva” explica los diferentes comportamientos de los seres vivos tratando de supervivir según los entornos cambiantes.
    2ª. Los hombres, como el resto de seres vivos, tenemos implícito en nuestra programación vital el imperativo vital de la supervivencia de nuestra especie . Y por ser una especie social el medio elegido es el altruismo amplio. Aunque estas dos ideas no están aún explícitas ni son conocidas, fundamentan la evolución como medio: en general y del Hombre.

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  2. El tema de la irreversibilidad de los procesos evolutivos es recurrente en filosofía de la biología. Estadísticamente es tan difícil de que puedan repetirse los mismos procesos fisicoquímicos para volver a un punto anterior, que es casi imposible.. Este artículo insiste sobre este tema: Confirman que la evolución es irreversible. Un estudio molecular descubre que los cambios genéticos no se invierten nunca.
    La reversibilidad de los procesos evolutivos ha fascinado durante mucho tiempo a los biólogos. Ahora, investigadores de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, han estudiado estos procesos a nivel molecular, utilizando una combinación de técnicas como la resucitación de antiguas proteínas. Así, han descubierto que aquellos cambios que se dan una vez en los genes de un ancestro no se invertirán nunca. Esta constatación sugiere que, a lo largo del tiempo, se habrían dado una serie de mutaciones restrictivas que evitaron innumerables trayectorias alternativas en la selección natural y que, por tanto, la contingencia histórica juega un importante papel en la evolución. Por Yaiza Martínez. Un equipo de investigación de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, ha constatado en laboratorio y, por primera vez, a nivel molecular, que la evolución no puede ser un proceso reversible. Según sus descubrimientos, aquellos cambios que se dan una vez en los genes de un ancestro no se invertirán nunca.

    La reversibilidad de los procesos evolutivos ha fascinado durante mucho tiempo a los biólogos, explican los investigadores en un artículo aparecido en la revista Nature, sin embargo la mayoría de las investigaciones realizadas al respecto hasta la fecha no han sido determinantes, por la falta de un método del todo fiable de estudio de genes ancestrales. Para superar este escollo, los investigadores de la Universidad de Oregón analizaron la cuestión a nivel molecular, utilizando una combinación de técnicas: reconstrucción informática de secuencias de genes ancestrales, ADN de síntesis, ingeniería de proteínas y cristalografía de rayos X. Con todas ellas, consiguieron “resucitar” un gen para una hormona-receptor, idéntico al de un ancestro vertebrado que existió hace más de 400 millones de años.
    Así, los científicos descubrieron que, en un rápido periodo de tiempo, se produjeron cinco mutaciones aleatorias en el gen reproducido, y que estas mutaciones a su vez provocaron modificaciones en la estructura de la proteína que dicho gen sintetizaba. El resultado fue que esta proteína pasó a ser incompatible con la forma original de la hormona-receptor.
    Según se explica en un comunicado de la Universidad de Oregón, la proteína estudiada fue la denominada receptor glucocorticoide (GR), que sujeta a la hormona cortisona y regula la respuesta al estrés, la inmunidad, el metabolismo y el comportamiento, en humanos y en otros vertebrados.
    Según declara Joe Thornton, uno de los autores del estudio y profesor del Centro de Ecología y de Biología Evolutiva de dicha Universidad, esta “fascinante investigación pone de relieve el valor del estudio de los procesos evolutivos”.
    Los especialistas afirman que demostrar cómo las estructuras moleculares son reajustadas o sincronizadas refinadamente por los procesos evolutivos, tendrá un gran impacto en las ciencias básicas y en las ciencias aplicadas, incluyendo el sector del diseño de medicamentos para proteínas específicas.
    En un trabajo anterior, Thornton y sus colaboradores demostraron que la primera proteína GR había evolucionado, hace más de 400 millones de años, de una proteína ancestral también relacionada con una hormona: la aldosterona. Entonces, los científicos identificaron siete mutaciones antiguas que ocasionaron que el receptor evolucionara, relacionándose posteriormente con la hormona cortisona.
    Una vez identificada estas siete mutaciones, los científicos quisieron averiguar si éstas eran reversibles, y “resucitaron” la proteína GR para intentar revertir en ella los cambios, mediante la manipulación de su secuencia de ADN. Los investigadores esperaban llegar así a la anterior versión de la proteína, pero en lugar de eso sólo consiguieron una proteína completamente “muerta”, no funcional.
    Para identificar las mutaciones, los investigadores trabajaron con cristales de las proteínas antiguas resucitadas, y los metieron en el acelerador masivo de partículas del Advanced Photon Source de Chicago.

    Allí, utilizando potentes rayos X determinaron la estructura atómica de la proteína, antes y después de los cambios. Así, descubrieron que las mutaciones de la versión posterior de la GR no podían coincidir con la arquitectura de la proteína inicial. Esto supone, según Thornton, que “incluso si una función ancestral de repente volviera a ser óptima, no existiría forma alguna de que la selección natural devolviera a la proteína directamente a su forma ancestral”. Por otro lado, la irreversibilidad evolutiva de la GR sugiere que las moléculas que dirigen nuestra biología en la actualidad no son fruto de un proceso determinante sino, más bien, de una serie de mutaciones restrictivas que evitaron innumerables trayectorias alternativas que la selección natural también podría haber seguido. Es decir que “si lo observado en la evolución de la GR fuera un fenómeno general, entonces la biología actual sería sólo una de las muchas posibilidades evolutivas”, explica Thornton. En definitiva, que la contingencia histórica ha jugado un importante papel en la evolución de la proteína, concluyen los científicos en Nature, como también podría haberlo jugado en el resto de los niveles a los que ha afectado la evolución. La investigación de Thornton y sus colaboradores a nivel molecular podría explicar los resultados de otro reciente estudio realizado por el Instituto Gulbenkian de la Ciencia de Portugal, en colaboración con la Universidad de Nueva York y con la Universidad de California, en el que también se constató la irreversibilidad de la evolución, en este caso a nivel macroscópico.
    En enero de este mismo año, la revista Nature Genetics publicaba los resultados obtenidos en pruebas de laboratorio en las que se recreó la selección natural, con distintos escenarios de evolución para la mosca de la fruta (la Drosofila melanogaster).
    Las moscas sometidas al experimento procedían de un grupo original que había sido extraído de su ambiente natural en 1975. Durante dos décadas, los descendientes de este primer grupo crecieron en el laboratorio sometidos a distintos estímulos y presiones ambientales que afectaron sus genes. Posteriormente, las moscas fueron devueltas al ambiente original de sus antepasados.
    A lo largo de 50 generaciones de moscas en este último entorno, los investigadores observaron si se “revertía” la evolución en los individuos que habían vuelto al hábitat de sus ancestros, en el caso del cromosoma 3. Así, constataron que las moscas presentaron algunos cambios regresivos, pero sólo parcialmente.
    Según los científicos, la evolución inversa se detuvo cuando las moscas lograron la adaptación al entorno ancestral. A nivel genético, la convergencia con el estado original sólo llegó a una media del 50%: sólo la mitad de las frecuencias genéticas se invirtieron hasta alcanzar las frecuencias genéticas ancestrales.
    Para estos investigadores, la conclusión fue similar a la alcanzada por Thornton y su equipo: la evolución dependería de la historia –sería accidental-, también a nivel genético.

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  3. El tiempo siempre va hacia adelante y lo mismo hace la evolución, según un nuevo estudio que muestra que los cambios en una proteína ocurridos en el transcurso de decenas de millones de años impiden la marcha atrás molecular haciendo la evolución irreversible. El trabajo publicado en Nature por un equipo de investigadores dirigido por Joseph Thornton, de la Universidad de Oregon en Eugene (EE.UU.) no sólo muestra cómo la evolución no puede ir para atrás, también proporciona un mecanismo detallado de por qué.

    Hace más de un siglo, el paleontólogo Louis Dollo propuso que la evolución no puede desandar sus pasos para recuperar una característica perdida, una idea que no todo el mundo acepta. La llamada ley de Dollo parece evidente a nivel macroscópico: las ballenas y las serpientes no recuperan sus patas, los pájaros no recuperan sus dientes, etc. Pero recientemente, algunos estudios han mostrado que se pueden reactivar genes silenciados y programas de desarrollo durmientes, lo que ha llevado a muchos investigadores a creer que la evolución puede volver sobre sí misma.

    El equipo de Thornton decidió comprobar la ley de Dollo a nivel molecular. Se centraron en el receptor de glucocorticoides (GR, por sus siglas en inglés), una proteína que se une a la hormona cortisol para regular la respuesta al estrés entre otras funciones en los vertebrados, incluidos los humanos.

    En una investigación anterior, el grupo de Thornton ya había mostrado que la primera proteína GR evolucionó hace unos 440 millones de años a partir de una proteína receptora que se activaba por tres hormonas: cortisol, aldosterona y desoxycorticoesterona. En el transcurso de 40 millones de años, esta proteína precursora [en azul en la imagen] sufrió 37 alteraciones (mutaciones) en sus aminoácidos, para convertirse en la proteína GR moderna [en naranja en la imagen] que sólo es activada por el cortisol.

    Los investigadores hallaron que 7 de las mutaciones afectaban específicamente a la unión con el cortisol. A continuación eliminaron estas mutaciones y comprobaron que el receptor no era funcional y no se unía a ninguna hormona. Para determinar si otras mutaciones podrían tener un efecto en la función del receptor, el equipo se concentró en la estructura tridimensional de la proteína e identificó cinco mutaciones adicionales. Estas mutaciones extra no afectan a la especificidad de la unión receptor-cortisol pero impiden que éste funcione adecuadamente. Cuando los investigadores eliminaron estas mutaciones sustituyéndolas por los aminoácidos de la proteína precursora, la GR recuperaba la funcionalidad de ésta y podía unirse a cualquiera de las tres hormonas.

    Aunque es técnicamente posible que los cambios moleculares vuelvan atrás, el deshacer las cinco mutaciones extra sin considerar los otros siete cambios tuvo consecuencias negativas o neutras en la funcionalidad de la proteína, por lo que esto no sería favorecido por la evolución. En otras palabras, dado que estas cinco mutaciones sólo permiten el enlace, pero ellas mismas no deciden a qué se une la proteína, no existe presión selectiva para invertir estas mutaciones. Estas mutaciones adicionales pueden seguir mutando, lo que significa para la proteína quemar de forma efectiva el puente por el que acaba de pasar.
    Esta demostración de la irreversibilidad a esta escala temporal no es del todo sorprendente. La evolución parece que sigue un curso irreversible desde un punto de vista macro. Desde un punto de vista micro, con escalas temporales de años, sin embargo, sí puede haber reversibilidad, como demostró el grupo de Michael Rose (Universidad de California en Irvine; EE.UU.) cuando consiguió que moscas de la fruta que habían evolucionado diferenciándose durante décadas de selección volviesen a su estado inicial tras sólo dos años de selección inversa.

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