Abril 2010

Origen, leyes y evolución de la vida

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Origen, leyes y evolución de la vida

Por Pilar Luis

1.- Introducción

La visión que el hombre de hoy día tiene del Universo está dominada por un principio de cambio y evolución en todos los órdenes. Los cosmólogos conciben el Universo no como algo estático, sino como algo en continuo cambio, las galaxias, los cuásares, las estrellas, son distintas fases en la evolución cósmica. Nuestro propio planeta es completamente diferente del que fue en otras eras geológicas.

El estudio de la vida, nos ha llevado a descubrir unos niveles de complejidad evolutivos, según nuestros conocimientos actuales, muy superiores a los de los de la cosmología o geología. En este sintético trabajo estudiaremos las leyes que rigen la vida, evolución y cambio, por definición.

2.- Los Seres Vivos: protagonistas de la Vida

En la actualidad, la primera subdivisión de los entes de la naturaleza distingue entre seres vivos, virus y minerales. Un ser vivo, lo definimos como “un conjunto de átomos y moléculas que forman una estructura material muy organizada y compleja. Que se relaciona con el medio ambiente mediante un intercambio de materia y energía, de una forma ordenada. Y que desempeña las funciones básicas de la vida: nutrición, relación y la reproducción”.

La materia está formada por unidades simples, los átomos, que se agrupan formando moléculas. Curiosamente, de todos los tipos de átomos existentes en la naturaleza, la materia que compone las moléculas de los seres vivos está formada en un 95% por sólo cuatro átomos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Existen moléculas en los seres vivos que también se pueden hallar en virus y minerales: agua, sales minerales y gases. Pero en cambio existen otras que sólo aparecen en los seres vivos: ácidos nucleicos (ADN y ARN), proteínas, glúcidos y lípidos.

Una curiosidad: los virus, no se consideran seres vivos, están a medio camino entre éstos y los minerales. Cristalizan como los minerales y son incapaces de reproducirse –función básica de la vida- sin hospedarse dentro de células vivas. Aunque su capacidad de cambiar constantemente los aproxima más a las formas vivas que a las inertes.

3.- Las leyes que rigen la vida

A diferencia del mundo físico, el mundo de los seres vivos, no suele describirse en términos de objetos que obedecen leyes físicas inmutables descritas por la matemática. No obstante, se caracteriza por seguir algunos principios y conceptos de gran importancia, entre los que se incluyen: la universalidad, la diversidad, la homeóstasis, las interacciones, la continuidad y la evolución. El desarrollo de las mismas, especialmente la última, será el eje de este trabajo.

3.1.- La Universalidad de la Vida: bioquímica, células y código genético

Hay muchas constantes universales y procesos comunes en todos los seres vivos, más allá de su diversidad: Todos están compuestos por células, que utilizan una bioquímica común, y todos perpetúan sus caracteres hereditarios mediante un código genético universal, basado en el ácido nucleico ADN que se halla en el interior de las células.

La célula, un verdadero pequeño universo, es la unidad estructural básica de la vida, tanto para los seres microscópicos como para los macroscópicos. Pero por ser precisamente “el bloque estructural básico de la vida” es importante que sepamos que existen dos tipos de células en la naturaleza:

Las procariotas, que son estructuralmente simples: no poseen núcleo y su material genético –únicamente compuesto por ADN- está disperso en toda su estructura.

Y las eucariotas, que son más complejas: poseen un núcleo, orgánulos rodeados de membranas y su material genético está compuestos por ADN y proteínas.

En cuanto al código universal que utilizan los seres vivos, para perpetuar sus características. Un gen es la unidad básica de la herencia. Desde el punto de vista molecular, es un fragmento en la molécula de ADN, que contiene la información necesaria para que la célula pueda sintetizar una macromolécula con función celular específica, por ejemplo una proteína. Es decir, es la mínima unidad de información útil para la vida celular y en consecuencia para el ser vivo. De forma coloquial podemos decir que en los genes que se hallan en el interior de las células está todo

el “programa” necesario para que se desarrolle la vida de ese organismo. Los genes forman parte de estructuras superiores llamados cromosomas. El conjunto de los genes de una especie se denomina genoma.

3.2.- La Diversidad de la Vida: variedad de organismos vivos

A pesar de la unidad esencial subyacente, la vida exhibe una asombrosa diversidad en morfología, comportamiento y ciclos vitales. En dos siglos se ha pasado de tener contabilizados unos cuantos miles de especies a tener más de dos millones. La diversidad de los seres vivos resulta fascinante. Y aún así es probable que sólo conozcamos una mínima parte de los organismos que hay en nuestro planeta. Se cree que deben existir del orden de 50 millones de especies diferentes.

Para afrontar esta diversidad, los biólogos intentan clasificar todas las formas de vida. La unidad de clasificación básica de los seres vivos es la especie: “conjunto de individuos con características similares capaces de cruzarse entre ellos y producir descendencia fértil”. Las especies parecidas se agrupan en géneros. Los géneros en familias, éstas en órdenes, los órdenes en clases y las clases en tipos –que en zoología también reciben el nombre de filum y en botánica de división-. Por encima de los tipos están los reinos –cinco tradicionalmente- y por encima de ellos los dominios –tres-.

Dominio?Reino?tipo?clase?orden?familia?género?especie?subespecie?raza?variedad

La clasificación más general y actual para todos los seres vivos es la de los tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya. Se basa en las diferencias a nivel molecular que existen entre ellos (estructura de los lípidos, proteínas y genoma). Desde este punto de vista, una planta y un animal son más parecidos entre sí que una archaea y una bacteria a pesar de que estos últimos están formados igualmente por organismos unicelulares sin núcleo (células procariotas).

El dominio Eukarya incluye todos los organismos de células con núcleo (eucariotas) y comprende numerosos reinos –segundo nivel de clasificación general- desde los protozoos (protisa –seres unicelulares eucariotas-), hasta las plantas (plantae), hongos (fungi) y animales (animalia).

Los dos millones de especies conocidas se distribuyen entre los cinco reinos clásicos de la siguiente forma: monera: 25.000 especies (formado por seres unicelulares sin núcleo, tanto bacterias como archaea), protistas: 150.000 (seres unicelulares con núcleo diferenciado), hongos con 100.000 especies, plantas con unas 350.000 especies y animales el más numeroso con 1.200.000 especies.

3.3.- La adaptación al cambio de la Vida: Homeostasis

La homeostasis es la propiedad de los seres vivos que estando en relación con su entorno, y manteniendo intercambios de materia y energía con él son capaces de regularse interiormente para mantener unas condiciones estables. Se manifiesta celularmente cuando se mantiene una acidez interna estable (pH) y a nivel de organismo, cuando los animales de sangre caliente mantienen una temperatura corporal constante.

3.4.- Las interacciones de la Vida: grupos y entornos

Todos los seres vivos interactúan con otros organismos y con su entorno. Los estudios se vuelven mucho más complejos cuando dos o más especies diferentes interactúan en un mismo ecosistema: la respuesta de una bacteria microscópica a la concentración de azúcar en su entorno es tan compleja como la de un león buscando comida en la sabana africana. El comportamiento de una especie respecto a otras puede ser cooperativo o agresivo; parasitario o simbiótico. Las interacciones de la vida, dan lugar a “formas de vida” a mayor escala. Un ejemplo de simbiosis lo tenemos entre el

pez payaso y las anémonas de mar. El pez protege a las anémonas de otros peces comedores de anémonas mientras que los tentáculos de las anémonas protegen al pez payaso de sus depredadores.

3.5.- La continuidad de la Vida: el Origen Común

Los biólogos consideran que la universalidad del código genético, el gran parecido que existe entre las moléculas y los procesos bioquímicos básicos de todos los organismos (bacterias, archaea, y eucariotas) serían inconcebibles si éstos no tuviesen un origen común. Se ha comprobado que algunas moléculas, como las proteínas y los ácidos nucleicos, son más parecidos cuanto más grande es el parentesco evolutivo de los seres a los que pertenecen. Este ancestro común universal, se cree que apareció hace alrededor de 3.800 millones de años .

Este es un concepto fundamental de la biología moderna, pero en el siglo XIX se pensaba que la vida podía aparecer de “forma espontánea”. Era un “hecho” que se observaba cotidianamente: la aparición de moscas en el vinagre o de larvas en excrementos recientes. Pasteur demostró la existencia de seres vivos microscópicos causantes de esas aparentes generaciones espontáneas. La vida parece provenir siempre de la vida.

4.- Evolución: el principio central de la Vida

La evolución de los seres vivos es una evidencia apoyada en toda una serie de pruebas, además de las bioquímicas del origen común, señaladas anteriormente:

4.1.-Evidencias Morfológicas

Existen órganos similares en estructura, desarrollo embriológico, relación con los vecinos y el modo en como están distribuidos sus nervios en especies diferentes. Se denominan homólogos aunque sus funciones adaptativas sean distintas. Un ejemplo lo tenemos en la pata delantera en forma de aleta de una foca, el ala de un murciélago, la extremidad anterior de un caballo o el brazo del propio hombre. Este hecho hace pensar en un origen evolutivo común a todos ellos.

4.2.- Evidencias embriológicas

Hoy en día sabemos que los embriones de las formas superiores se parecen a los de las inferiores. Las etapas iniciales de los distintos vertebrados presentan embriones notablemente parecidos entre sí, siendo muy difíciles de distinguir. Este hecho se interpreta como prueba de una ascendencia común de todos ellos con una posterior diversificación en el transcurso de los tiempos.

4.3.- Evidencias biogeográficas

En algunos lugares, como el continente australiano, que ha estado aislado de los otros desde la era mesozoica hay una flora y una fauna peculiares, viven poblaciones de monotremes, como el ornitorrinco y de marsupiales como los canguros, que no se han encontrado en ningún otro lugar del planeta. Los mamíferos placentarios, más evolucionados aparecieron posteriormente a la separación del continente australiano y fueron sustituyendo los monotremes y los marsupiales en otras zonas del planeta.

4.5.- Evidencias paleontológicas

Son las que se derivan del estudio de los fósiles. La presencia y distribución de éstos constituye uno de los argumentos más importantes a favor del hecho evolutivo:

1.- El número de fósiles diferentes y su complejidad disminuyen a medida que aumenta la antigüedad de las capas sedimentarias donde se encuentran. Esto hace pensar en un   desplegamiento evolutivo lento, desde las formas más primitivas hasta las actuales.

2.- En algunos casos concretos el registro fósil lo conocemos con tanto detalle que nos es posible reconstruir la evolución, paso a paso, como es el caso de elfantes y caballos (series  filogenéticas).

3.- Ecológicamente el registro fósil es coherente con el hecho evolutivo, las plantas terrestres son más antiguas que los animales terrestres y las plantas de las que viven los         insectos anteriores a éstos.

5.- La Historia de la Vida.

La historia de los seres vivos en la Tierra la podemos realizar gracias al registro fósil. Se divide en dos grandes períodos de tiempo o eones: el Precámbrico (tiempos en que la vida estaba oculta) y el Fanerozoico (tiempos de vida aparente).

El Precámbrico abarca los tiempos geológicos que van desde la formación del planeta hace unos 4.500 millones de años hasta hace unos 544 millones de años. Los fósiles que nos quedan de este gran eón de tiempo son escasos, y las formas de vida que en él se encuentran unicelulares o muy simples.

Por el contrario, el eón Fanerozoico comprende tan sólo los últimos 544 millones de años y se divide en tres eras: Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica. La abundancia de fósiles de este eón es grande, ya que en él se produjo la “explosión de la vida” en toda su diversidad y complejidad. El eón Fanerozoico con su diversidad biológica tan sólo comprende el 12% del tiempo de vida de nuestro planeta.

5.1.- El Eón Precámbrico

Este gran eón se divide a su vez en tres eras: Hadeica (entre 4.500 y 3.800 millones de años), la Arcaica (entre 3.800 y 2.500 millones de años) y la Proterozoica (entre 2.500 y 544 millones de años). Durante el Hadeico, el Sistema Solar, y con él la Tierra, se estaba formando dentro de una gran nube de gas y polvo. La Tierra nació cuando parte de esta materia se densificó. La corteza terrestre, sufrió muchos cambios, debido a las numerosas erupciones volcánicas. Se acepta que en los orígenes la temperatura de la superficie de la Tierra era muy elevada, recibía una intensa radiación solar y no existían los océanos, ni los ríos, ni tampoco la atmósfera. Las formaciones rocosas más antiguas que se conocen, tienen una antigüedad de aproximadamente 4.400 millones de años y se encuentran en Canadá y Australia.

Durante el Arcaico el planeta fue adquiriendo una configuración parecida a la actual. Nacieron los primeros océanos gracias al agua que cayó en forma de lluvia a partir de los gases emitidos por los volcanes. La atmósfera todavía no tenía oxígeno, estaba formada por CO2, N2, CH4, NH3 y vapor de agua. Brillaban los relámpagos y retumbaban los truenos. Los primeros compuestos orgánicos se formaron en el agua y a partir de ellos los primeros seres vivientes: seres unicelulares capaces de reproducirse y que se alimentaban de las moléculas orgánicas existentes en los océanos.

–Este origen para la vida es conocido como la “teoría del caldo primordial” de Oparin (1922) y Haldane (1929)-. El origen de la vida en la Tierra se cree tuvo lugar hace aproximadamente 3800 m.a. Aunque los fósiles del Arcaico son muy escasos y de difícil estudio, es indudable que existen. Lo que indica que desde épocas remotas existió vida en la Tierra en formas muy sencillas.

Hace unos 3.000 millones de años comenzó la fotosíntesis: Algunas células comenzaron a fabricar sus primeros alimentos a partir del CO2 de la atmósfera y las sales minerales que tomaban de la Tierra utilizando la energía del Sol para realizar el proceso. La fotosíntesis comenzó a liberar oxígeno libre a la atmósfera. Pero el oxígeno también se convirtió en un veneno para los seres vivos que no desarrollaban la fotosíntesis, sino que tomaban para alimentarse moléculas orgánicas de su entorno, ya que el oxígeno destruía sus moléculas constituyentes por oxidación. Se produjo la primera extinción de especies a causa del O2 generado por otras.

Durante los casi 2.000 millones de años de la era proterozoico, los seres vivos aprendieron a aprovechar el O2 del aire a través de la respiración para producir energía. Acababa de nacer la vida aerobia (que utilizaba el oxígeno para su metabolismo). Las primeras células eucariotas (con núcleo, más grandes y complejas) aparecieron hace unos 1.500 millones de años.

La gran diversificación de organismos que se produjo a partir de entonces permitió que se fuera desarrollando los procesos de reproducción sexual celulares hace unos 800 millones de años (meiosis). A continuación nació el primer metazoo, animal con más de una célula diferenciada, hace 670 millones de años. Al final del período hay moluscos, gusanos y otros invertebrados marinos. Aparecen vegetales acuáticos primitivos como algas y hongos.

5.2.- El Eón Fanerozoico

Se divide en tres eras: la Paleozoica (entre 544 y 245 millones de años), la Mesozoica (entre 245 y 65 millones de años) y la Cenozoica (que incluye los últimos 65 millones de años).

5.2.1.- La era Paleozoica

Se divide a su vez en seis períodos: Cámbrico (de 544 a 505 m.a.), Ordovícico (de 505 a 440 m.a.), Silúrico (de 440 a 410 m.a.), Devónico (de 410 a 360 m.a.), Carbonífero (de 360 a 286 m.a.) y Pérmico (de 286 a 245 m.a.).

Vida animal: En este momento ya están presentes todos los filum (ver 3.2.) de invertebrados, animales sin columna vertebral, como estrellas de mar, corales, trilobites, esponjas, medusas, anémonas o crustáceos. Algunos de los cuales no tienen representantes actuales como es el caso de los trilobites. A lo largo de toda la era también se produjeron fases muy importantes en la evolución de los vertebrados, tenemos conocimientos de ellos desde el Ordovícico y se desarrollaron mucho en el Silúrico y en el Devónico. Se trata de peces, pues todavía no ha tenido lugar la colonización continental. De uno de los peces de aletas lobuladas, se originaron durante el Devónico los anfibios, que consiguieron un máximo desarrollo durante el Carbonífero. Fueron los primeros vertebrados que intentaron colonizar el medio continental, objetivo que no consiguieron plenamente porque para reproducirse tenían que volver al mar.

Vida Vegetal: Durante el Devónico los briofitos (plantas sin flores, vasos y raíces como los musgos, son el primer intento de adaptación al medio continental), pero las primeras plantas bien adaptadas al medio continental son los pteridofitos (helechos y similares como equisets y licopodis). En el Carbonífero aparecen los primeros árboles y con ellos los bosques, representados por coníferas primitivas (plantas sin flor pero de reproducción sexual, cuyos frutos tienen forma cónica, como pinos, cipreses y abetos).

Extinciones: A lo largo del Paleozoico se produjeron dos extinciones en masa principales, una la final del periodo Devónico y otra al final del Pérmico, esta última ha sido la crisis más grande en la historia de la vida en la Tierra, ya que desaparecen el 90% de todas las especies que pueblan la Tierra.

5.2.2.- Era Mesozoica

Formada por tres períodos: el Triásico (de 245 a 208 m.a.), el Jurásico (de 208 a 146 m.a.) y el Cretácico (de 146 a 65 m.a.).

Vida Animal: Se caracteriza por un tiempo de expansión biológica, tanto en los océanos como en los continentes, apoyada por unas condiciones climáticas cálidas y uniformes. Los vertebrados continentales predominantes durante el Mesozoico fueron los reptiles, con gran variedad de formas bien adaptadas a los diversos ambientes. Algunos grupos como los dinosaurios evolucionaron hacia formas gigantes y originaron los animales más grandes que han poblado la Tierra. Los primeros mamíferos fósiles se conocen a partir del Triásico y evolucionaron a partir de los reptiles del grupo de los terápsides. Las primeras aves aparecen en el Jurásico superior.

Vida vegetal: Es importante el gran desarrollo que tienen las gimnospermas, muy abundantes durante el Jurásico. Se produce un retroceso de las pteridospermas (grandes helechos arborescentes). Aparecen las angiospermas, plantas con flores, bien representadas ya en el Jurásico.

Extinciones: A finales del Cretácico tuvo lugar una gran crisis biológica con la extinción del 70% de especies que poblaban la Tierra, tanto marinos como continentales, entre ellos hay que destacar a los dinosaurios, los gigantescos reptiles que habían dominado la Tierra.

5.2.3.- Era Cenozoica

Se divide en Terciaria (de 65 a 1,8 m.a.) -dividida a su vez en Paleoceno, Eoceno, Oligoceno, Mioceno y Plioceno- y en Cuaternaria (de 1,8 m.a. a la actualidad) (formada por el Pleistoceno y Holoceno). En general se caracteriza porque tanto la fauna como la flora son muy parecidas a las actuales.

Vida Animal: En los continentes se produce una gran radiación de mamíferos, que sustituyen a los reptiles como animales continentales predominantes. En cuanto a los primates se conocen fósiles desde el Paleoceno que evolucionaron a partir de pequeños mamíferos insectívoros. Los primeros simios se conocen desde el Eoceno y durante el Mioceno se produjo su diversificación con la aparición de los antepasados de los homínidos.

Vida Vegetal: Se caracteriza por la abundancia de las gimnospermas (plantas cuyas semillas están protegidas por escamas como pinos y cipreses) y por la expansión de las angiospermas (plantas con flor) que pasan a ser los vegetales dominantes.

5.3.-Características del proceso evolutivo

Desde la aparición de la vida, los seres vivos muestran una doble tendencia: una los complica cada vez más, la otra los diversifica. Las especies más recientes son las más complejas en sus estructuras y adaptaciones. Esta complejidad, estructural ha sido acompañada de una continua elevación del psiquismo, ya sea automático (insectos), ya sea flexible y plástico (hombre). Muchos biólogos pusieron objeciones cuando se dijo que el proceso evolutivo va de lo simple a lo complejo, hablando de la llamada evolución “regresiva”, por la cual de una forma superior de vida deriva una más sencilla. Tal es el caso de los parásitos que procedían de una vida libre e independiente, de las aves sin alas desarrolladas como las gallináceas, o el de las serpientes y lagartos sin patas. Pero la realidad es que este concepto de regresión es poco claro, porque lo que puede dar la impresión de una pérdida regresiva puede ser un fenómeno acompañado de la adquisición de estructuras bastante complejas en otros aspectos. Por ejemplo, la pérdida del aparato digestivo de la tenia fue acompañada de un desarrollo extraordinario de los mecanismos reproductores.

La evolución es más rápida en unos momentos que en otros y, actúa en determinadas formas con más intensidad que en otras, que pueden mantenerse grandes períodos sin evolucionar. Tal es el caso de las bacterias, que permanecen iguales desde el Cámbrico. La evolución no es ya lo que fue, a medida que va envejeciendo la biosfera, su marcha y amplitud decrecen. En el periodo Ordovicense (hace 500 millones de años) cesa la génesis de nuevos tipos, en el Jurásico (hace 100 millones de

años) se formaron las últimas clases y en el Eoceno (hace 50 millones de años) los últimos órdenes. Poco a poco, las novedades evolutivas se refieren a detalles, sin que aparezcan nuevos planes generales (tipos) (ver 3.2.).

Actualmente podemos hablar de una gran especiación y una detención de la evolución de grandes líneas evolutivas.La detención de la génesis de planes fundamentales, así como el pequeño número de ellos (veinte en los animales y diez en los vegetales) nos habla de que la evolución tiene un número limitado de posibilidades. La filiación de un tipo de organización a otro, por ejemplo, de peces a reptiles, no se hace a través de individuos especializados, sino a través de formas poco especializadas y arcaicas: son las llamadas “formas madres”. Por ejemplo, los mamíferos no provienen de reptiles especializados como los dinosaurios, sino de un grupo de reptiles

pequeños y sin ningún rasgo distintivo. La evolución ocurre en poblaciones naturales, no en individuos aislados, es decir, la unidad de la evolución es la

población. La historia evolutiva es irreversible, al igual que los demás hechos históricos.

6.- Teorías para explicar el hecho evolutivo

Es importante insistir en la diferencia existente entre la realidad del hecho evolutivo de la vida y las teorías con mayor o menor apoyo en la experimentación han ido surgiendo a lo largo de la historia para explicar el hecho evolutivo.

6.1.- Antes de la Edad Moderna

El concepto de la evolución existía desde un punto de vista filosófico desde la antigüedad. En el mundo griego Tales, Empédocles y Epicuro ya se habían referido a ella. Y fue Aristóteles quien dijo que las formas vivas están en constante evolución, y utilizó el concento de “escalera de la naturaleza”, por el que postulaba que ésta avanzaba de lo simple e imperfecto a lo complejo y perfecto. Aunque ya antes del Renacimiento habían sido descubiertos los fósiles, hubo que esperar hasta Leonardo da Vinci (S XV) para que fueran interpretados correctamente. Pero los dogmas del cristianismo sobre la inmutabilidad del mundo desde su creación, dominaron en las conciencias desde la caída del mundo clásico hasta el S.XVIII.

6.2.- Lamarckismo

Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck (1744-1829). Fue el primero en exponer una teoría coherente de la evolución, y lo hizo en su libro “Filosofía Zoológica” (1809). Centró su estudio en los grandes grupos de seres vivos que habían ido apareciendo en las diferentes eras. Descartó el Fijismo o la idea de que los organismos fueran inmutables desde su creación. Señaló una progresión de organismos pequeños hasta animales y plantas más complicadas y postuló que el desarrollo evolutivo era gradual, por lo que la Tierra debía tener una gran antigüedad. Los puntos

fundamentales de su teoría eran:

1.- El progreso es una propiedad inherente en la materia viva y se efectúa por la influencia del medio ambiente. Es el llamado “principio vitalista”.

2.- Para él cada organismo representaba una línea evolutiva diferente, que había tenido su  origen en la “generación espontánea”.

3.- El uso frecuente y sostenido de un órgano lo desarrolla, de la misma manera que la falta  de uso lo debilita progresivamente y acaba por hacerlo desaparecer (ley del uso y del no     uso).

4.- Los caracteres adquiridos o perdidos por la influencia del medio son heredados por la  generación siguiente (ley de la herencia de los caracteres adquiridos).

El ejemplo clásico para ilustrar las leyes del “uso y del no uso” y la de “la herencia de caracteres adquiridos” propuestas por Lamarck es el de la causa del largo cuello de las jirafas. Éste se habría ido alargando en generaciones sucesivas por la necesidad que tenían estos animales de llegar a las hojas que estaban en las ramas altas de los árboles. Eran las necesidades impuestas por el entorno y las características desarrolladas por cada generación, ante estas necesidades, las que pasaban a la descendencia. Convirtiéndose así en el motor de la evolución.

La explicación de la evolución presentada por Lamarck es básicamente errónea aunque aparentemente lógica. Según los experimentos de Pasteur la generación espontánea no existe y los caracteres desarrollados por los progenitores, no pasan a su descendencia –un padre que desarrolle habilidades manuales o intelectuales, no las transfiere a sus hijos-. Su gran mérito fue presentar un conjunto de teorías que trataban de explicar el hecho evolutivo. No obstante, la idea del progreso como una propiedad inherente a la materia viva, sigue siendo de interés para biólogos actuales que no acaban de comulgar con las teorías neodarwinistas dominantes.

6.3.- Darwinismo

Charles Darwin, fue el primero en presentar una formulación acerca de la causa de la evolución que en líneas generales sigue siendo aceptada. Su teoría fue presentada en el año 1858, a la Linnean Society de Londres. Se apoyó en los datos reunidos en su viaje como naturalista a bordo del barco científico “Beagle”. Centró su estudio en la diversidad de formas vivientes que aparecían en diversos puntos geográficos, especialmente en las islas Galápagos. Influyeron en sus teorías las ideas que había leído en las obras de Malthus. Sus postulados pueden resumirse en cuatro puntos:

1.- El mundo no es estático, sino que cambia y evoluciona. Las especies varían y a veces se        extinguen tal y como muestra los registros fósiles.

2.- La evolución se desarrolla de una forma gradual y continua, no de una forma brusca.

En estos dos primeros puntos coincidía con Lamarck

3.- Para Darwin, los organismos similares estaban emparentados y descendían de un       antepasado común, es lo que llamó “comunidad de descendientes”, frente a la idea de            “generación espontánea” para cada línea evolutiva planteada por Lamarck.

4.- Entendía que la evolución no era resultado del “impulso vital” de Lamarck, ni de una            simple cuestión de azar, sino el resultado de un proceso denominado “selección natural”.

Para Darwin existía una gran variabilidad en los caracteres de los individuos de una misma especie. Esta variabilidad, que era heredable, confería a determinados seres una mejor adaptación al medio que sus semejantes, lo que les permitía sobrevivir frente a la dura competencia que imponían los limitados recursos naturales frente al medio ambiente. Así, los individuos mejor adaptados eran poco a poco seleccionados frente a sus congéneres.

6.4.- La Teoría Sintética

Es la que mayor aceptación tiene entre los biólogos. Se llama también Neodarwinismo porque amplía la teoría de la Evolución de Darwin con los actuales conocimientos de la herencia cromosómica, la genética de poblaciones, la noción de especie y otras ideas actuales de la Biología.

La teoría se fragua entre 1930 y 1950 fundamentalmente con los trabajos del genetista Th. Dobzhansky, el biogeógrafo E. Mayr, el paleontólogo G.G. Simpson, el biólogo J. Huxley y el botánico Stebbins.Las principales formulaciones que incorpora la teoría son:

1.- Los genes son los elementos determinantes de los caracteres sobre los cuales actúa la  evolución.

2.- Las mutaciones constituyen el origen o la causa de la variabilidad de las especies.

3.- La estructura y la distribución de las poblaciones tiene una gran importancia en la  aparición de especies nuevas. (Es el objeto de estudio de la llamada genética de poblaciones).

4.- El aislamiento reproductor tiene un papel clave en la aparición de especies nuevas.

Según la teoría sintética, el proceso evolutivo consta de dos etapas: la creación de la variabilidad y la selección natural.

La primera etapa es la aparición en las especies de la variabilidad; ésta es creada fundamentalmente por la mutación –mutagénesis-, es un proceso aleatorio, es decir, no directivista, en el sentido que no está causada ni relacionada con lo que en ese momento necesite el organismo. Es más, es un proceso que desorganiza el ADN de las células, creando un alto grado de caos, lo que elimina a un elevado número de individuos.

¿Y cómo se puede crear entonces a partir de estas mutaciones, una sinfonía tan armoniosa como el mundo que nos rodea?

Los neodarwinistas han visto en el segundo proceso, el de la selección natural, una actuación directivista que opera con total éxito, permitiendo una evolución dirigida del organismo en perfecta armonía con el ambiente. Para ellos la mutación no es directivista, es decir, no conduce a ninguna parte, y es la selección la que organiza esa enorme fuente de variabilidad caótica ordenándola y dándole viabilidad al sistema. Sin la mutación no habría evolución; sin la selección, el caos y la desorganización harían desaparecer al sistema. Por ello se ha querido ver en la selección natural un proceso creador dentro del propio sistema. En resumen, la teoría sintética rechaza la posibilidad de herencia de los caracteres adquiridos o perdidos por influencia del medio ambiente por los progenitores (motor de la evolución para Lamarck), indica la gradualidad de la evolución y reconoce una importancia fundamental a la selección natural, que ya no se define como la supervivencia de los más aptos sino que un individuo está mejor adaptado cuando deja más descendientes que sus congéneres.

Críticas a la Teoría Sintética. Posturas “Neolamarckistas”

Aunque esta teoría constituye la ortodoxia de la explicación del hecho evolutivo no todos los científicos la apoyan. Existen investigadores que siguen sin convencerse de que la mutagénesis –según las teorías neodarwinistas, creadora de la variabilidad, y primera etapa del proceso evolutivo- sea capaz de crear órganos y estructuras de la complejidad del ojo de los mamíferos o el perfecto ensamblaje de un aparato de tanta complicación y precisión como la mandíbula de la hormiga león. Piensan que éstas son adquisiciones demasiado perfectas para ser fruto de una fuente de errores como es la mutación.

Algunos dudan de que sea la mutación la responsable de la aparición de los grandes tipos zoológicos, es decir, dudan de su capacidad creadora. Se preguntan, por ejemplo, por qué las bacterias, que son el material utilizado como fuente de estudio de las mutaciones debidas a su alta tasa mutacional, son precisamente los organismos que han permanecido invariables y estabilizados desde hace mil millones de años. El hecho es que las bacterias cambian, pero no han evolucionado, no hacen más que oscilar alrededor de un punto de equilibrio llamado ideomorfismo bacteria. Hacen referencia también a los animales “reliquias” o fósiles vivientes, como es el caso del celacanto, que se ha “negado” ha evolucionar, al observar que ha cambiado muy poco a pesar de que muta con frecuencia. Para ellos, la mutagénesis es diferente de evolución creadora; las mutaciones diferencian a los individuos entre si sobre un fondo común de genes; dibujan una infinidad de florituras diversificantes y personalizantes, pero sin valor evolutivo. Dan a la mutación un valor que no va más allá de la especiación. Además, piensan que las mutaciones conpoder constructivo son muy limitadas; deben ocurrir demasiados hechos para que pueda tener cierto valor, observándose que la mayoría son letales.

El concepto de selección natural –segunda etapa del proceso de la evolución según el neodarwinismo- también tiene sus detractores, para algunos no es más que un sistema para eliminar lo peor y monstruoso, sin concederle, de ningún modo, el poder directivo y finalista le asigna la teoría sintética. Le dan la misión de conservar, pero no de transformar el patrimonio hereditario de la especie. Para estos investigadores es necesario recurrir, para explicar la evolución a mecanismos diferentes del de la mutación aleatoria. Les sorprende el hecho de que los “planes fundamentales” o tipos (ver 3.2.) de los seres vivos sean tan limitados (veinte en el mundo animal y diez en el vegetal) alrededor de las cuales muchas líneas evolutivas desaparecen, pero todas han intentado aproximarse al modelo de su tipo que es alcanzado por algunas. Para ellos en este sentido la materia parece tener poder de poder de invención. Su postura se puede entender como un “neolamarckismo”.

6.5.- El neutralismo

El desarrollo de la genética molecular ha planteado problemas nuevos a la teoría sintética, en primer lugar la interpretación evolutiva de una gran cantidad de ADN repetido en las células eucarióticas, hasta el extremo de que existen secuencias repetidas trescientas mil veces. Este hecho ha llevado a pensar que a nivel molecular la evolución podría ser determinista, es decir independiente del azar y de la selección natural. Los neodarwinistas han respondido que esto asegura la supervivencia del individuo con la mutación, cuando ésta ha tenido lugar en sólo una secuencia de las repetidas, hasta que nuevas mutaciones en su descendencia refuercen la primera y con ella la innovaciónevolutiva.

Otra realidad que ha evidenciado el estudio de la genética molecular a partir de los años sesenta es la gran cantidad de variabilidad que presentan las poblaciones en el nivel molecular (no a nivel físico ni morfológico). Los estudios llevaron a la conclusión de que de los centenares de especies en estudio prácticamente el 20% de los genes que codifican proteínas presentan variabilidad entre los individuos de una misma población. Además de ello existen mutaciones en el material genético que no se traducen en cambios en las moléculas que se forman a partir de de ellas.

Un sector de biólogos, los neutralistas, encabezados por el científico japonés M. Kimura, ante estos hechos proponen que parte de la variabilidad genética no está sometida a la selección natural, sino que es neutra desde el punto de vista selectivo. Pues la mayoría de las variaciones ni favorecen ni entorpecen la supervivencia del organismo, y por lo tanto su persistencia o eliminación depende sólo del azar y no de la selección propuesta por el neodarwinismo.

6.6.- El Equilibrio Puntuado

Ha sido propuesta por dos brillantes paleontólogos norteamericanos S. J. Gould y N. Eldredge. El hecho del que parten es que se conocen muy pocos fósiles de especies intermedia, que sirvan de transición de unos grupos a otros. La explicación tradicional de los neodarwinistas a este hecho es que por un lado es lógico, dado que la transición se desarrolla en poblaciones pequeñas e inestables, y sobre todo en la suposición de que el registro fósil es incompleto.

Los partidarios de la teoría del equilibrio puntuado, enfocan este hecho de una manera totalmente diferente: aceptan el registro fósil tal como es y consideran que la aparición repentina de nuevas formas en medio del registro fósil, es un reflejo fiel de su formación a través de explosiones evolutivas, después de las cuales la especie retorna a una estabilidad profunda con pocos cambios evolutivos durante largos periodos de tiempo. En resumen, frente a una variación gradual en las especies –posición generalmente admitida-, postulan un saltacionismo o evolución a saltos,

con alternancias de cortos períodos de convulsión y largas etapas de estatismo.

6.7.- La Simbiogénesis

Hasta la bióloga americana Lynn Margulis el evolucionismo se centraba en el estudio de animales y plantas, se les consideraban actores de las innovaciones que han conducido a los actuales niveles de complejidad y especialización. Pero ella formuló que son las bacterias, hasta entonces sólo de interés para la patología médica, las artífices de esta complejidad.

La teoría de la endosimbiosis serial, presentada por Margulis, a partir del trabajo ignorado de científicos que la precedieron, explica el origen de las células eucariotas (origen de los reinos protistas, animales, hongos y plantas) a partir de la simbiosis de bacterias de vida libre. Fue presentada en un artículo en 1966 y desde entonces se ha ido abriendo camino con grandes dificultades. Hoy que se considera probada en sus tres cuartas partesLa teoría de la simbiogénesis, también desarrollada por ella, ampliaría la importancia de los procesos simbióticos en

la naturaleza como motor de la evolución. Según la teoría de la simbiogenesis, la mayoría de las adquisiciones de caracteres de los seres pluricelulares, son producto de la incorporación simbiótica de, principalmente, bacterias de vida libre. Margulis, resta valor a las mutaciones aleatorias postuladas por el neodarwinismo considerándolas meramente incidentales y plantea una nueva visión de la evolución por incorporación. Los organismos tenderíamos a organizarnos en consorcios: “La vida «independiente» tiende a juntarse y a resurgir como un nuevo todo en un nivel superior y más amplio de organización”. Margulis se enfrenta con esta propuesta a la visión individualista ofrecida por el neodarwinismo. Que considera doctrinario y reduccionista. Defiende que el origen de las especies lo hallamos en la simbiogénesis y no en la mutación genética; de la que no existen pruebas, ni por la observación de la naturaleza, ni por trabajos de laboratorio, por las que pueda pensarse que las mutaciones genéticas al azar hayan sido las responsables de la eclosión de una sola especie.

Si el neodarwinismo considera al genoma una entidad fundamental en la evolución, con los errores producidos en su replicación como su motor, Margulis niega al genoma tal capacidad y otorga el protagonismo a los organismos. Para Margulis, son los organismos, los seres vivos, los que evolucionan y estampan el resultado de esa evolución en el genoma. Mientras que para el neodarwinismo el genoma sería el director del proceso y los organismos se limitarían a seguir sus dictados; para ella, los organismos serían los verdaderos actores del proceso y el genoma un registro que estos organismos se encargarían de rellenar y modificar.

Este pensamiento de Margulis sobre la evolución es tan radicalmente contrario a lo establecido por el neodarwinismo, actualmente modelo evolutivo dominante, que, de imponerse, acabaría con cien años de paradigma neodarwinista.

6.8.- La Teoría de la Panespermia

Las bases de la misma fueron propuestas ya por el químico sueco Arrhenius (1859-1927) pero fue en la década de los ochenta que F. Hoyle, la reavivó y amplió. Se la conoce como una alternativa para explicar el origen de la vida en la Tierra, frente a la teoría estándar de del “caldo primordial” terrestre. Propone que vida debe ser el resultado de una circunstancias que tiene que ser frecuentes en el Universo. Para él los primeros organismos vivos llegaron a la Tierra desde el espacio exterior. Nuestros genes y los de todas las formas vivas de la Tierra fueron traídos por cometas, empaquetados cuidadosamente dentro de microorganismos cósmicos sencillos como las bacterias.

El hecho es que desde los años setenta se sabe que el polvo interestelar y los rastros que dejan tras de si los cometas, está formado en una tercera parte por moléculas orgánicas, -hasta entonces los astrónomos pensaban que la materia orgánica no podía existir en el espacio, ya que en la Tierra está asociada en un 99,999% a la vida-. Así como que se han encontrado en la estratosfera (a 40 km de la superficie de la Tierra) microorganismos que sólo pueden proceder del espacio exterior, probablemente de los rastros de polvo que dejan tras su paso los cometas.

Pero la idea más revolucionaria de ésta teoría y que normalmente se pasa por alto es que Hoyle propone como motor de la evolución de la vida en la Tierra, la constante llegada de material biótico desde el espacio exterior. Propone que existe una relación íntima célula-virus que constituye una verdadera asociación. Un virus es una partícula de dimensiones inferiores a las células, hecho de ácido nucleico –igual que la información genética contenida en las células de los seres vivos- y rodeado de por una doble capa de material proteínico. Cuando un virus se acerca a la membrana de una célula es trasladado al interior de la misma. La célula huésped quita al virus su revestimiento exterior y, en lo sucesivo deja de hacer lo que hacía y produce más virus iguales al que ha

hospedado, que acaban por reventar la célula e infectar a otra. Hoyle opina que no se explica esta facilidad que presentan las células a admitir virus, si no existiera algún aspecto favorable del proceso de infección viral. También señala el hecho de que cada tipo de virus ataca sólo a una especie o un conjunto pequeño de ellas. Hoyle propone, que los sistemas inmunitarios de los organismos permiten la entrada de los virus en sus células, para que sus sistemas genéticos puedan apoderarse de cualquier información que pueda serles útil, desde el punto de vista de la evolución. Son las especies diferentes, quienes escogen a los virus diferentes, en función de sus necesidades.

Una curiosidad al respecto es que en los seres humanos, sólo el 2% del ADN de nuestras células proporciona realmente información útil para la vida de las mismas, y en algunas enfermedades raras las partículas virales emergen del 98% de ADN normalmente inerte, lo que puede hacer pensar que todo nuestro ADN deriva de virus. Por otro lado las grandes extinciones en masa de las que se ha hablado en el apartado dedicado a la historia de la vida suelen estar asociadas con la llegada de grandes asteroides o cometas a la Tierra. Tras su paso se ha sembrado muerte, pero después la vida ha resurgido, dando lugar a un gran número de especies. El biólogo soviético Vasilev, tras la llegada del cometa Tunguska a Siberia (1908) registró que se produjeron cambios genéticos muy violentos en las plantas e insectos de la zona. Algunas especies de árboles dejaron de crecer, mientras que otras lo hicieron en un porcentaje cientos de veces mayores que antes. Así mismo, surgieron hormigas y otros insectos muy diferentes a los visto anteriormente.

No es común oír hablar de la teoría de la Panespermia de Hoyle como explicación del motor que mueve la evolución, pero presenta una visión interesante, próxima a la de Margulis, en cuanto a que detrás del motor de la evolución está la unión y no la competencia, en este caso de virus y seres vivos.

7.- Conclusiones

La ciencia es una de las expresiones, que tenemos los seres humanos, para canalizar nuestra naturaleza filosófica: no dejamos de hacernos preguntas acerca del Universo que nos envuelve. La ciencia, ha optado por responder -apoyándose en la razón y/o en la experimentación- por el cómo suceden las cosas, y ha reservado a la metafísica los porqués profundos de los hechos. Esto no es un problema, sino una práctica delimitación de competencias. Pero es un error aferrarse a las respuestas de la ciencia, de los “comos” y olvidar los “porqués”, motores de la propia ciencia.

Es un deber humano, no olvidar nunca los porqués fundamentales, porque ellos son los que nos pueden ir llevando de verdades más pequeñas a verdades o leyes más universales. Es un deber, recordar lo que nos falta por saber, antes que lo que ya sabemos si queremos seguir aprendiendo.

Es importante recordar que para preguntas tan importantes, como la del origen de la Vida, no tenemos todavía respuesta. Tenemos la teoría estándar del “Caldo Primordial”, con los experimentos que se han realizado en torno a ella: síntesis de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas (Miller), esferas de polímeros que con la ayuda de enzimas son capaces de realizar metabolismos simples (Oparin) y síntesis de nucleótidos. Pero de aquí a la formación

de células vivas, a partir de las condiciones que se cree existían en la Tierra hace 3.800 millones de años hay un gran salto que no se ha dado. Y si hablamos de la teoría de la “Panespermia” la pregunta esencial sigue existiendo, si la vida no se originó en la Tierra ¿cómo y dónde se originó en el espacio? Hoyle opinaba que no acabaríamos de conocer las leyes del Universo hasta que no consideráramos que la vida forma parte esencial de él desde su origen.

Pero la pregunta sigue sin respuesta…

Sobre el genoma humano, no sabemos qué papel tiene el 98%, de ácido nucleico que no contiene información útil para la vida de la célula. Conocemos la realidad de la evolución de las formas de vida sobre la Tierra, pero sobre por qué ésta tiene lugar, nos queda mucho camino por recorrer. Como hemos visto en este introductorio trabajo al tema, las respuestas de que disponemos son varias, pero todas ellas siguen siendo teorías sobre las que hay que seguir investigando. Sorprende,

eso sí, cómo la postura ortodoxa del tema, la teoría sintética, se aferra a sus postulados, como si de un nuevo dogma se tratara. Es cierto que la genética, es la mecánica en la que se apoya la vida, pero que las mutaciones genéticas sean realmente el motor de la evolución a gran escala, es algo que todavía no se ha probado.

Es un deber recordar que yendo atrás en el tiempo siempre nos encontraremos con el Misterio del que somos hijos. Si todo el Universo conocido surgió de un punto infinitesimal, con sus leyes y materia, ¿qué es el Universo? Es un deber recordar que el azar, es otra forma que tenemos los seres humanos de llamar al Misterio que se nos escapa… y que al mismo tiempo nos impulsa a seguir investigando.

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