La teoría de la evolución: Una exposición introductoria | Bruno de Jesús Rahmer

“Creo que los científicos creyentes somos los más afortunados. Tenemos la oportunidad de explorar el mundo natural durante un momento en la historia en que los misterios se están revelando casi a diario. Podemos percibir el esclarecimiento de esos misterios desde una perspectiva que descubre la grandeza de Dios. Esa es una forma de adoración maravillosa. Acepto la posibilidad de que la ciencia no esté preparada para resolver algunas preguntas del mundo natural, los por qué, en lugar de los cómo. Pero yo hallo esas respuestas en el mundo espiritual. Eso no compromete mi capacidad de pensar con el rigor de un científico”.

Francis Collins

Una de las teorías de la evolución de Darwin se demuestra 140 años ...

En este ensayo introductorio se describirán algunas cuestiones atingentes a la teoría de la evolución. Las disquisiciones trazadas en este ensayo permitirán comprender algunas implicaciones sobre la evolución y su conexión con el teísmo. Tal relación será explicitada en ensayos posteriores. Con ello buscaremos proporcionar a los lectores una guía para comprender cómo las visiones presentadas se refuerzan y complementan mutuamente. Tanto aquí como en los ensayos posteriores, enfocaremos una fracción importante de nuestras aserciones en la formulación estándar de la teoría evolutiva, a sabiendas que aquel aparataje teorético contiene premisas que, prima facie, son controvertidas y con implicancias teológicas anómalas.

Dado que el término evolución tiene una carga semántica «heterogénea», primero será necesario describir lacónicamente los significados comúnmente asociados con el término y evaluar las distintas comprensiones que son especialmente relevantes para justipreciar sus consecuencias teórico-pragmáticas.

Darwin y otros biólogos del siglo XIX encontraron pruebas convincentes de la evolución biológica en el estudio comparativo de los organismos vivos, en su distribución geográfica y en los restos fósiles de organismos extintos. Desde la época de Darwin, la evidencia de estas fuentes se ha vuelto considerablemente más sólida y completa, mientras que las disciplinas axiales que surgieron más recientemente (genética, bioquímica, fisiología, ecología, etología y especialmente biología molecular) han proporcionado portentosas pruebas adicionales y una confirmación detallada de las hipótesis propuestas en este marco. La cantidad de información sobre la historia evolutiva almacenada en el ADN y las proteínas de los seres vivos es prácticamente ilimitada; por tal razón, los científicos han sido capaces de reconstruir con superlativo grado de acierto, la historia de una miríada de formas de vida, invirtiendo ingentes dosis de esfuerzo y tiempo en los ambientes apropiados, verbigracia, laboratorios y entornos computarizados.

Es preciso acotar que los biólogos reconocen una gama amplia de formas en que puede ocurrir la evolución, siendo la evolución por selección natural sólo una de ellas, aunque a menudo se considera que es la más frecuente. La evolución también puede producirse por sendos mecanismos como la deriva genética, mutación o migración. También puede ocurrir a través de la selección sexual, que algunos consideran una forma de selección natural y otros asumen que es cualitativamente distinta de la selección natural (esta última fue la visión de Darwin).

La diversidad del mundo viviente es inefable. Se han nombrado y descrito más de 2 millones de especies de organismos existentes y aún quedan muchos más por descubrir, de 10 a 30 millones, según algunas estimaciones efectuadas por biólogos. Lo que es impresionante no son sólo los guarismos, sino también la increíble heterogeneidad en tamaño, forma y estilo de vida, desde bacterias simples, que miden menos de una milésima de milímetro de diámetro, hasta majestuosas secuoyas, que se elevan 100 metros (300 pies) por encima del suelo y con un peso de varios miles de toneladas; desde bacterias que viven en aguas termales a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua, hasta hongos y algas que prosperan en las masas de hielo de la Antártida y en piscinas salinas a -23 °C; desde gusanos tubulares gigantes que residen cerca de respiraderos hidrotermales en el oscuro fondo del océano hasta arañas y plantas de Larkspur en las laderas del Monte Everest a más de 6,000 metros (19,700 pies) sobre el nivel del mar.

Si entendemos evolución por “cualquier cambio en la frecuencia alélicas dentro de una población de una generación a la siguiente» será preciso observar, al menos de modo sucinto, cómo operan estos mecanismos: Con la selección natural, la frecuencia de los alelos que confieren una mayor aptitud tendería a aumentar respecto a aquellos que confieren una menor aptitud. La selección sexual operaría de modo similar, pero la aptitud es entendida estrictamente en términos de capacidad reproductiva. Con la deriva genética, una forma de evolución que involucra un componente estocástico, podría ocurrir un aumento en la frecuencia de alelos que confieren mayor aptitud, un aumento en la frecuencia de alelos que confieren menor aptitud, o un aumento en la frecuencia de alelos cuya manifestación (si la hubiera) produce efectos neutrales. Si los organismos migran de una población a otra, es probable que haya un cambio en la frecuencia de los alelos en ambas poblaciones. Y si hay una mutación de un alelo a otro, entonces la frecuencia de los alelos en la población también cambiará, aunque en menor proporción. Distinguir los variopintos modos en que opera la evolución permite a los biólogos rastrear los diversos factores que son relevantes para los cambios fenotípicos y genotípicos de una

major evolutionary events
Fuente: Enciclopedia británica

La evolución es un principio unificador clave en biología. Como dijo una vez Theodosius Dobzhansky: “Nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución.

Es una verdad de Perogrullo afirmar que todas las criaturas vivientes están relacionadas por descendencia de antepasados comunes. Los humanos y otros mamíferos descienden de criaturas similares a musarañas que vivieron hace más de 150 millones de años; mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces comparten como antepasados a gusanos acuáticos que vivieron hace 600 millones de años; y todas las plantas y animales derivan de microorganismos similares a bacterias que se originaron hace más de 3 mil millones de años.

El biólogo de Yale Keith Stewart Thomson, ha señalado que en biología contemporánea el término evolución connota: (1) variaciones intertemporales en los caracteres fenotípicos y genotípicos en el orden micro y macro de poblaciones biológicas, (2) ascendencia común universal y (3) los mecanismos naturales productores de modificaciones en la información genómica, rasgos físicos y conductuales en los organismos biológicos.

Se encuentran entre los ejemplos más celebrados de microevolución aquellos cambios observados en el tamaño y la forma de los picos de pinzón de Galápagos en respuesta a los patrones climáticos cambiantes. Estos proporcionan un buen ejemplo de cambios intraespecie a menor escala en temporalidades sucesivas. Según el reputado biólogo disponemos de una gran cantidad de información científica sobre los cambios en la diversidad cualitativa y cuantitativa de los organismos desde los inicios de la vida en la Tierra y un conjunto paralelo de datos que da cuenta sobre los cambios acaecidos en nuestro planeta. Esta información forma un patrón de cambio lineal, es decir, no repetitivo, y aparentemente progresivo.

Evolución como “Descenso común” o “Descenso común universal”

El término evolución ha sido profusamente utilizado para referirse a la tesis que sostiene que todos los organismos están relacionados genotípicamente por ascendencia común. A partir de los estudios filogenéticos, biogeográficos y en materia de embriología comparativa se han hallado indicios evidentes de la existencia de ancestros comunes. Empero, en algunos casos, la posibilidad de extrapolar de tal explicación para dominios taxonómicos tan divergentes como los arqueas (procariotas unicelulares) bacterias (microorganismos procariotas) y eucariontes, aún está siendo revisada. Esto, debido a que las relaciones entre tales no están complemente claras. Lo que sugiere la evidencia más reciente es que los eucariotas surgieron de los procariotas, razón por la cual el último ancestro común universal sería el ancestro de bacterias y arqueas. Sin embargo, se desconoce el origen geográfico de esta entidad que vivió hace aproximadamente 4000 millones de años, cuando la Tierra sólo tenía 560 millones de años de edad.

En este marco se afirma que todos los organismos vivos conocidos descienden de un solo ancestro común o pocos ancestros comunes localizados en algunas coordenadas espacio-temporales distantes. En El origen de las especies, Charles Darwin defendió la verosimilitud de esta tesis. En un conspicuo pasaje al final de su libro, argumentó que “probablemente todos los seres orgánicos que han vivido en esta tierra han descendido de alguna forma primordial”.  

Darwin intuyó que esta forma primordial se desarrolló gradualmente y evolucionó hacia nuevas formas de vida, que a su vez se convirtió gradualmente en otras, de modo sucesivo, produciendo finalmente, después millares de cadenas generacionales, toda la diversidad biológica perceptible en el presente. Muchas especies guardan entre sí, relaciones directa o indirectas con otras, a distancias considerables. Este basamento teórico tiene sustento empírico en el hecho que los organismos biológicos están compelidos a sobrevivir y ocupar nichos en la red trófica. Esto produce un particular grado de diversificación, a partir de un organismo originario. Tales variaciones se producen mediante cambios en la información genética vía selección natural.

Asiduamente, los libros de biología suelen representar esta idea tal como lo hizo Darwin: con un gran árbol ramificado. La parte inferior del tronco del árbol de la vida de Darwin representa el primer organismo primordial. Las ramas y ramas del árbol representan las múltiples formas de vida que emergen a partir de él. El eje vertical en el que se traza el árbol representa la flecha del tiempo. El eje horizontal representa cambios en la forma biológica, o lo que los biólogos denominan “distancia morfológica”.

La teoría de Darwin a menudo se le rotula como una visión “monofilética” de la historia de la vida porque retrata a todos los organismos como relacionados de forma similar a una sola “familia conectada”.

Darwin argumentó que esta idea explicaba mejor una gama amplia de hechos biológicos: la distribución geográfica de varias especies (como las plantas y animales de las Islas Galápagos). Las estructuras homólogas proporcionan evidencia de un ancestro común, mientras que las estructuras análogas permiten colegir que presiones selectivas similares pueden producir adaptaciones similares (características beneficiosas). Las similitudes y diferencias entre moléculas biológicas (por ejemplo, en la secuencia de ADN) que pueden usarse para determinar la relación entre especies.  El registro fósil, aunque incompleto, proporciona información sobre las especies que existieron en intervalos particulares de la historia terrestre.

La evolución en esta segunda acepción, no solo especifica que toda la vida comparte una ascendencia común, sino que no existen fronteras o límites en las variaciones morfológicas que pueden ocurrir en los organismos. Se supone que los organismos relativamente simples pueden -con las presiones ambientales adecuadas y una considerable extensión temporal- tornarse en organismos más complejos. Por lo tanto, la evolución en este segundo sentido implica variaciones genotípicas y fenotípicas graduales, continuas e incluso perennes.


Evolución como poder creativo del mecanismo de selección natural / variación aleatoria (o mutación)

Mecanismos evolutivos

El término evolución también se usa comúnmente para referirse a la causa, o mecanismo, que produce el cambio biológico representado por el árbol filogénetico de Darwin. Generalmente se refiere al mecanismo de selección natural que actúa sobre variaciones o mutaciones aleatorias. (Los modernos “neodarwinistas” proponen que la selección natural actúa sobre un tipo especial de variación llamada mutaciones genéticas. Las mutaciones son cambios aleatorios en las subunidades químicas que transmiten información en el ADN. Los neodarwinistas modernos también afirmarían el papel de otros mecanismos evolutivos aparentemente no dirigidos como la deriva genética y no se desestima su relevancia para explicar variaciones tan complejas como los procesos macroevolutivos.

La mayoría de los biólogos, suscriben la visión convencional de que el ancestro universal era un organismo altamente sofisticado que había recorrido un largo camino evolutivo desde la génesis de la vida orgánica. Empero, algunos casos no constatan tal afirmación: como ya se mencionó anteriormente, genes eucariotas importantes no tienen antecedentes claros, ya sea en el dominio Archaea o en las líneas bacterianas. La familia de genes que producen el marco rígido de las células eucariotas, conocido como el citoesqueleto, parece surgir de la nada. Ésta, entre otras anomalías empíricas, aunque ameritan ser resueltas, no implican el abandono total del núcleo duro de la síntesis evolutiva moderna.

La utilidad de la teoría evolutiva ha sido tal que, hacia fines del siglo XX, los conceptos y procesos específicos tomados de este amplio marco teórico se incorporaron a la investigación computacional, comenzando con el trabajo pionero del matemático estadounidense John Holland y otros. Un resultado de este esfuerzo fue el desarrollo de métodos para generar automáticamente algoritmos y heurísticas en procura de resolver problemas prácticos de computación, proporcionar a las máquinas la capacidad de aprender de la experiencia y modelar procesos en un abanico de campos como la ecología, la inmunología, la economía e incluso la propia evolución biológica. Un ejemplo de estos son los algoritmos genéticos: que incorpora analogías de procesos genéticos, (herencia, mutación y recombinación, así como de procesos como la selección natural en presencia de entornos específicos).

El algoritmo genético está diseñado típicamente con el objetivo de simular la evolución biológica de una población de programas computacionales, a través de generaciones sucesivas con miras a mejorar su «aptitud» para llevar a cabo una tarea designada. Cada programa en una población inicial recibe un puntaje de aptitud que cuantifica su desempeño en un “ambiente” específico, por ejemplo, qué tan eficientemente ordena una lista de números o asigna el espacio en un diseño de planta. Sólo aquellos con los puntajes más altos son seleccionados para la «reproducción», contribuyendo con material «hereditario» a la siguiente generación de programas. Las reglas de reproducción pueden involucrar elementos como la recombinación (las cadenas de código de los mejores programas se mezclan y combinan en los programas de la próxima generación) y la mutación (los bits en algunos de los nuevos programas se cambian al azar). Luego, el algoritmo evolutivo evalúa cada programa en la nueva generación para determinar su aptitud, elimina a los que tienen peor desempeño y permite que la reproducción tenga lugar una vez más, repitiéndose el ciclo con la frecuencia deseada.

Los algoritmos evolutivos son simplistas en comparación con la evolución biológica, pero han proporcionado mecanismos robustos y poderosos para encontrar soluciones a todo tipo de problemas en la economía, la producción industrial y la distribución de bienes y servicios.

A la llamada revolución darwiniana le sucedieron otras en los lustros postreros. Algunos logros nada triviales se materializaron con la síntesis evolutiva moderna y la emergencia de disciplinas como la bioinformática y la nanotecnología. Asimismo, el corpus teórico de la teoría evolutiva se amplió con la dilucidación de las estructuras del ADN y el perfeccionamiento de las técnicas de ingeniería genética.

Finalizo mi ensayo con una matización importante del biólogo Keith Stewart Thomson en su artículo seminal titulado Marginalia: The meanings of evolution.

“El objetivo de nuestros antepasados del siglo XIX era producir una descripción del proceso evolutivo que serviría a la biología como la mecánica newtoniana había servido a las ciencias físicas. Los dos primeros significados de la evolución proporcionan la base necesaria para esta teoría unificadora. El cambio a lo largo del tiempo es un hecho, y la descendencia de antepasados comunes se basa en una lógica tan inexpugnable que actuamos como si fuera un hecho. La selección natural proporciona el esbozo de una teoría explicativa. Cuando los físicos investigaron más profundamente, encontraron una complejidad e incertidumbre insospechadas. Será interesante ver qué traerán los próximos veinte años para la biología evolutiva”.

Y vaya que nos ha traído sorpresas…

BIBLIOGRAFIA

Ayala, F. Jose (Invalid Date). Evolution. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/evolution-scientific-theory

Gorelick, Root (2011). «What is theory?» (PDF). Ideas in Ecology and Evolution. 4: 1–10. doi:10.4033/iee.2011.4.1.c.

Thomson, Keith Stewart (September–October 1982). «Marginalia: The meanings of evolution». American Scientist. 70 (5): 529–531.

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