Los hilos de la evolución: CAPÍTULO XVIII
La evolución biológica
18.1. Introducción
El neodarwinismo, o teoría sintética, sostiene que la evolución biológica ocurre a través de la selección natural actuando sobre variaciones genéticas aleatorias. Estas variaciones surgen debido a mutaciones, recombinaciones genéticas y otros cambios en el genoma de los organismos. Los individuos con rasgos que les proporcionan una ventaja en su ambiente tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse, pasando así sus genes a las siguientes generaciones. Con el tiempo, esto puede conducir a cambios significativos en las poblaciones y al surgimiento de nuevas especies.
La selección natural, desde su concepción por Darwin y Wallace, ha sido una piedra angular en el estudio de la biología evolutiva. Sin embargo, la ciencia evolutiva ha avanzado considerablemente desde entonces, incorporando una comprensión más matizada y detallada de cómo operan la evolución y la adaptación.
Las teorías modernas de la evolución van más allá de la simple selección natural, integrando conocimientos de genética, biología del desarrollo, ecología, y paleontología, entre otros campos. Conceptos como la deriva genética, el flujo génico, la coevolución, y la evolución neutra forman parte del amplio espectro de mecanismos que explican la diversidad de la vida y su adaptación a ambientes cambiantes.
La ciencia es un proceso dinámico, construido sobre el cuestionamiento continuo de teorías existentes y la búsqueda de nuevas explicaciones que se ajusten mejor a las evidencias observadas. En este sentido, la teoría de la evolución no es una excepción; ha sido y sigue siendo refinada a medida que surgen nuevos descubrimientos y tecnologías.
El diálogo crítico sobre estas teorías es esencial para el avance de la ciencia. Cuestionar cómo interpretamos la selección natural y otros mecanismos evolutivos no solo es válido sino necesario para profundizar nuestro entendimiento de la complejidad de la vida en la Tierra. Este cuestionamiento puede llevar a nuevas hipótesis, investigaciones, y eventualmente a ajustes o ampliaciones en la teoría evolutiva que reflejen mejor la realidad de los procesos biológicos.
Es importante aclarar que la evolución biológica se divide en microevolución y macroevolución. Aquí nos enfocaremos en la macroevolución.
18.2. La macroevolución
La macroevolución se refiere a los procesos y efectos evolutivos que ocurren a gran escala, típicamente a nivel de especies y por encima de ellas, a lo largo de periodos geológicos extensos. En contraste con la microevolución, que se ocupa de los cambios menores que ocurren dentro de una especie o población a lo largo de un número relativamente corto de generaciones (como variaciones en la frecuencia de alelos), la macroevolución abarca cambios más significativos que pueden conducir a la aparición de nuevas especies (especiación), la extinción de especies y la evolución de grandes diferencias morfológicas o de comportamiento.
Estos grandes cambios evolutivos son el resultado de la acumulación de muchos eventos de microevolución, junto con procesos como la deriva genética, la migración natural que actúan a lo largo de vastos períodos de tiempo. Además, la macroevolución contempla la dinámica de las extinciones masivas y los posteriores periodos de radiación adaptativa, donde la desaparición de especies previas permite la aparición y diversificación de nuevas formas de vida.
La macroevolución es testigo de cómo las placas tectónicas, los cambios climáticos globales y otros factores abióticos pueden influir en la evolución al modificar los entornos y crear nuevos nichos ecológicos. Este nivel de evolución es crucial para entender la historia de la vida en la Tierra, ofreciendo una perspectiva sobre cómo se han desarrollado los grandes grupos de organismos (como los mamíferos, las aves, los insectos) y cómo han cambiado los ecosistemas a lo largo del tiempo geológico.
En resumen, la macroevolución engloba los patrones y procesos evolutivos que dan forma a la biodiversidad a gran escala, proporcionando el marco para entender la historia de la vida y la dinámica de los ecosistemas a lo largo del tiempo geológico.
En palabras de Niles Eldredge
“Desde hace muchos años, la teoría de la evolución de las especies es objeto de numerosas controversias. Una de ellas nos lleva a la macroevolución, que tiene por objeto comprender cómo han aparecido, en el curso de las eras geológicas, las especies y los grupos de especies próximas, agrupadas por categorías de clasificación: las especies son reagrupadas en géneros, los géneros en familias, las familias en órdenes, y los órdenes en clases…
La teoría de la evolución de las especies ha entrado en ebullición. Después de casi cincuenta años de relativa calma, nos encontramos una vez más ante una plétora de teorías evolutivas y, de momento, parece que no hay dos biólogos capaces de ponerse de acuerdo acerca de la mayoría de los aspectos relativos a los mecanismos de la evolución. Desde todos los sectores de la biología (genética molecular, biología del desarrollo...) se han propuesto nuevas concepciones en materia de evolución (cf. Mundo Científico, no. 12, marzo 1982). Pero quizá no haya un campo más agitado que el de la macroevolución. De hecho, las opiniones que en él se sostienen constituyen una excelente revelación de cómo se enfoca la teoría de la evolución en general.
En el último decenio ha reaparecido la idea de que la especie es una entidad biológica real… Además, son entidades individuales ya que, como ocurre con todo individuo, tienen un origen, una historia y un final. La misma concepción de especie como entidad individual se impuso a Stephen Jay Gould y a mí mismo cuando, a principios de los años 1970, desarrollamos la noción de evolución por equilibrios intermitentes (punctuated equilibria
), idea basada en la observación simple, conocida desde hace tiempo por los paleontólogos, que cada especie nueva aparece bruscamente en las series fósiles, y después persiste sin cambios durante largos períodos (5 a 10 millones de años o incluso más). Luego, una especie dada es remplazada de pronto, sin transición, por otra.”
Se debe tratar la evolución biológica, como parte de la evolución del planeta y del universo, tomando como base el principio de la complejidad y la información, considerando que, al igual que en la evolución de la materia inerte, son leyes de la naturaleza derivadas de las leyes fundamentales de la física, las que guían el proceso evolutivo de la materia viva.
Los sistemas orgánicos que evolucionan son, como ya lo expresamos, estructuras disipativas, alejadas del equilibrio, que tienen la capacidad de desarrollarse hacia formas de complejidad creciente. En cuanto a la evolución biológica, se han propuesto teorías desde principios del siglo XIX, y si somos rigurosos podríamos considerar que el primer evolucionista fue Heráclito. Pero no es tema de este trabajo, por lo que nos apoyaremos en la teoría de Máximo Sandín que brevemente exponemos:
18.3. Un nuevo modelo de evolución biológica
“Este modelo se podría sintetizar de esta forma: el origen y evolución de la vida es un proceso de integración de sistemas complejos que se autoorganizan en otros sistemas de nivel mayor. Las unidades básicas serían las bacterias que cuentan con todos los procesos y mecanismos fundamentales de la vida celular, cuyos componentes parecen haberse conservado con muy pocos cambios a lo largo del proceso evolutivo. Los virus, mediante su mecanismo de integración cromosómica, serían los que, bien individualmente, bien mediante combinaciones entre ellos, introducirían las nuevas secuencias responsables del control embrionario de la aparición de nuevos tejidos y órganos, así como de la regulación de su funcionamiento.La capacidad de respuesta de bacterias y virus a estímulos ambientales justificaría los inevitablemente rápidos y amplios cambios que muestra el registro fósil, obligados por la compleja interrelación de unos tejidos con otros y con el total del organismo. Su carácter “infectivo” haría posibles estos cambios simultáneamente en un considerable número de individuos. Por otra parte, este carácter infectivo podría estar implicado en las extinciones masivas y selectivas, muchas coincidentes con períodos de disturbios ambientales, las cuales serían parte del mecanismo del proceso evolutivo.
En este contexto, la Selección Natural, cuyo nulo poder creativo ya se ha argumentado, quedaría relegada a un papel no sólo secundario en el proceso evolutivo, sino ocasional y vacío de contenido como mecanismo de Evolución. La competencia no sería la fuerza impulsora de la evolución, ya que las nuevas especies surgirían y madurarían en conjunto. Y el azar, ya sea biológico o estadístico, quedaría aún más en entredicho por el determinismo, el contenido teleológico que implica la existencia de unos “componentes de la vida”, cualquiera que sea su origen; es decir, tanto si han surgido en la Tierra como consecuencia de una “propiedad emergente” de la materia, como si éste o cualquier otro fenómeno implica que existan y se propaguen por el Universo.
Pero este nuevo modelo no sólo conduce a una nueva visión de la naturaleza de los procesos biológicos. La relegación, al lugar que le corresponde, de los viejos conceptos, de hondas raíces culturales, implica la aparición de nuevos conceptos, nuevos valores que modelan la forma de ver la realidad; en definitiva: un nuevo Paradigma.
Este modelo se ha fortalecido con los descubrimientos recientes en la genética y la biología molecular:
“La historia científica tiene profundos efectos en las teorías de la evolución. En los inicios del siglo XXI, la biología molecular celular ha revelado una densa estructura de redes de procesos de información que el genoma usa como una memoria de lectura-escritura (RWM) en vez de ser sólo un mapa del organismo. La secuenciación del genoma ha documentado la importancia de los elementos móviles en las actividades del ADN y en los grandes eventos de reestructuración del genoma en los eventos claves de unión en la evolución… Las funciones naturales de ingeniería que median la restructuración del genoma son activados por múltiples estímulos (información); en particular, por eventos similares a los encontrados en los registros del ADN: información microbial e hibridación interespecífica… Estos descubrimientos genéticos, más la consideración de cómo los re-arreglos del ADN móvil incrementan la eficiencia de la generación de novedades genómicas, lo que hace posible formular una visión de los procesos interactivos evolutivos. Esta visión integra el conocimiento contemporáneo de las bases moleculares de los cambios genéticos, los eventos mayores en la evolución y la información que activa la reestructuración del ADN, con el entendimiento citogenético clásico acerca del papel de la hibridación en la diversificación de las especies.”
18.4. Extinciones
A través de la historia de la vida, los cambios ambientales y los cambios evolutivos resultantes en ocasiones específicas han sido tan extremos que han causado extinciones masivas de sistemas biológicos (organismos y ecosistemas). Estos eventos catastróficos están regidos por leyes, una de las cuales es la “entropía de las especies”. La idea sugiere una tendencia hacia el desorden o la disminución de la viabilidad de las especies a lo largo del tiempo, lo que podría interpretarse en términos evolutivos como una disminución en la capacidad de adaptación de ciertas especies o linajes debido a una variedad de presiones ambientales y biológicas.
Después de las grandes extinciones la biosfera tuvo el tiempo necesario para recuperarse y adquirir mayor complejidad al introducirse nuevas formas de vida, que aparecen cuando ciertos sistemas complejos vivos se integran mediante la información que transporta la enorme cantidad de energía que se libera. El otro factor de suma importancia es la interacción de los sistemas complejos vivos con los campos de información que también a través del tiempo y paralelamente con las estructuras materiales aumentaron su complejidad. Así, se llegó a adquirir la gran complejidad que tuvo la biosfera en la época previa a la aparición del llamado Homo sapiens.
18.5. El Homo sapiens como factor entrópico.
Imagen 18.2
Imagen que ilustran el impacto entrópico del Homo sobre la naturaleza. La secuencia incluye: Homo erectus descubriendo el fuego y causando incendios forestales. Primeros humanos conduciendo manadas de mamuts hacia acantilados para cazarlos. Desarrollo y uso de herramientas eficientes como sierras eléctricas y retroexcavadoras para la deforestación a gran escala. Estas imágenes capturan de manera detallada y realista la progresión de la entropía inducida por los humanos en la naturaleza a lo largo de las diferentes eras
A partir de la aparición del Homo sapiens se incrementó la entropía, de manera que los ecosistemas pasaron a la etapa de incertidumbre en la cual, dada la función entrópica del ser humano, disminuyó la complejidad del ecosistema planetario y solamente sobreviven ecosistemas en decadencia en forma de “islas” sin oportunidad de evolucionar. Más semejan zoológicos abandonados que ecosistemas dinámicos.
Es muy importante remarcar este aspecto “entrópico” del Homo sapiens, porque como especie producto de la evolución del ecosistema planetario se ha separado de su matriz, no por propia voluntad, sino porque surgió como la especie con el sistema nervioso más complejo, de manera que ya pudo aumentar el conocimiento en una proporción geométrica, sin necesidad de integrarse al ecosistema, sin embargo, en vez de aprovechar racionalmente los recursos naturales, los empezó a destruir de manera cada vez más acelerada.
Entonces, por una parte, el Homo sapiens ha sido el factor determinante de la disminución de la complejidad del planeta y por la otra parte es la especie que más ha contribuido a aumentar el conocimiento. En la superficie, esto es una contradicción al principio de la complejidad y la información, pero es así. Una observación detallada indica que con el Homo sapiens finalizó la etapa de crecimiento del ecosistema y que con el surgimiento de la primera sociedad terminó la fase de crecimiento del Homo sapiens. Ahora nos encontramos en la fase de incertidumbre, como se explicó anteriormente en el funcionamiento de los sistemas.