Este mes es el aniversario 150 de la publicación de
El origen de las especies
, de Charles Darwin. La teoría evolucionista que presentó en este gran libro se basa en dos pilares: la idea de la descendencia con modificaciones y la idea de la selección natural.
Darwin creía que los organismos actuales son descendientes de ancestros mucho más simples: son producto de líneas ininterrumpidas de herencia que se remontan al origen de la vida. Hoy contamos con gran cantidad de evidencia, desde estudios de fósiles antiguos a los últimos descubrimientos de la biología molecular, para sustentar esta teoría.
No obstante, Darwin no inventó la idea de la descendencia con modificaciones. Quince años antes, Jan-Baptiste Lamarck había sugerido que los seres vivos son producto de un largo proceso histórico de transformación, pero los mecanismos evolutivos que propuso, entre los que se incluía la herencia de características inducidas por el ambiente, nunca encontraron el favor de la comunidad científica.
La segunda y potente idea de Darwin, el que incluso los rasgos más complejos de los organismos son resultado de la selección natural, ha sido la clave del éxito de largo plazo de su teoría. La selección natural ha permitido explicar científicamente rasgos tan diversos como el ojo de los mamíferos, el ala de las aves, y la capacidad de las plantas de transformar la luz en azúcares. Hoy existen muchos ejemplos del funcionamiento de la selección natural en la naturaleza.
Los dos pilares de la teoría de la evolución son consecuencia de la interacción entre tres características inconfundibles de los organismos vivos: la reproducción (los individuos producen descendientes), la herencia (lo similar da origen a lo similar) y la variación (algunas veces los descendientes son distintos a sus padres). Ocurre selección natural siempre que las diferencias entre los individuos afectan a los descendientes que generan. Si las variaciones que afectan la reproducción son
heredables
, el resultado es la
evolución
por selección natural. Muchas generaciones de selección en una dirección específica -por ejemplo, desplazarse por el aire de manera eficiente- pueden dar origen a estructuras complejas como las alas y procesos coordinados de vuelo.
Para entender el darwinismo más en profundidad, obviamente tenemos que comprender los tres procesos sobre los que se basa. Tenemos que saber cómo se desarrollan y reproducen los organismos, qué se hereda y cómo se hereda, y cómo se generan las variaciones heredables.
Hasta hace poco, la visión de los biólogos acerca de estos procesos había estado muy centrada en los genes, como se ejemplifica en la idea de Richard Dawkins del "gen egoísta". La herencia y la replicación se han explicado en términos de ADN y su replicación, y la variación en términos de cambios aleatorios en las secuencias de ADN.
Sin embargo, los descubrimientos realizados durante la última parte del siglo veinte han demostrado que hay muchos otros factores en la herencia además del ADN. Ahora sabemos de varios mecanismos que permiten que células con idénticos ADN tengan características diferentes, las que se transmiten a células hijas. Esta herencia
epigenética
es parte crucial del desarrollo normal de animales multicelulares como los seres humanos.
Las células del páncreas y las células de la piel de una persona son claramente diferentes, y sin embargo poseen los mismos genes y secuencias de ADN. Más aún, las características de las células se heredan en sus respectivos linajes celulares, a pesar de que los estímulos que activaron las diferencias entre ellas durante el desarrollo embrionario hayan desaparecido hace mucho.
La herencia epigenética ocurre no sólo
dentro
de los individuos durante su desarrollo, sino también
entre generaciones
: las células individuales de levadura o de bacterias pueden transmitir variaciones epigenéticas de una generación a la siguiente, y los organismos multicelulares pueden transmitirlas a través de su esperma y sus ovarios. Si el estado epigenético de estas células germinales se altera durante el desarrollo de un organismo, esta variación se puede transmitir a sus descendientes.
La obra de Michael Skinner y sus colegas constituye un buen ejemplo de esto: descubrieron que inyectar a ratas preñadas una sustancia química que suprime los andrógenos (hormonas sexuales masculinas) hace que sus descendientes sufran enfermedades que se heredan por varias generaciones. Existen muchos otros ejemplos de variaciones epigenéticas heredables, algunas de las cuales son inducidas por el ambiente. Gal Raz y uno de nosotros (EJ) examinaron hace poco la literatura científica y encontraron 101 casos de herencia epigenética entre generaciones de bacterias, hongos, protozoos, plantas y animales, y estamos seguros de que se trata de la punta de un iceberg de tamaño considerable.
Además de la herencia epigenética celular, existen otras maneras no genéticas en que las variaciones se pueden transmitir de generación en generación. Como humanos, las conocemos bien: la transmisión de variaciones culturales, como las diferentes creencias religiosas, es un buen ejemplo. Sin embargo, hay muchos ejemplos menos familiares de información que se aprende o adquiere de los padres por medios no genéticos, desde las técnicas de alimentación de los monos y las ratas a las preferencias alimentarias de los conejos y los dialectos del canto de pájaros y ballenas.
Reconocer que en la herencia hay más factores que el ADN tiene implicancias para la medicina y la agricultura, así como para la teoría de la evolución. Por ejemplo, sabemos que algunas agresiones o tensiones por factores ambientales, como un hambre extrema temporal, pueden afectar a las generaciones futuras. En los estudios evolutivos, puesto que las variaciones no genéticas heredables a menudo son inducidas por el medio ambiente, tenemos que ampliar nuestra noción de la herencia y la variación para incluir la herencia de variaciones adquiridas, la idea antes desacreditada que formaba parte de la teoría de Lamarck.
En cierto sentido, debemos regresar a las convicciones originales y pluralistas de Darwin. A diferencia de sus seguidores más dogmáticos, Darwin vio un papel en la evolución para la variación inducida. Hoy, a la luz de los mecanismos epigenéticos recientemente descubiertos, la evolución darwiniana debería incluir la descendencia con modificaciones tanto genéticas como epigenéticas, y la selección natural de variaciones tanto inducidas como aleatorias. Ciertamente, no se la debería reducir a "genes egoístas".
Este mes es el aniversario 150 de la publicación de El origen de las especies , de Charles Darwin. La teoría evolucionista que presentó en este gran libro se basa en dos pilares: la idea de la descendencia con modificaciones y la idea de la selección natural.
Darwin creía que los organismos actuales son descendientes de ancestros mucho más simples: son producto de líneas ininterrumpidas de herencia que se remontan al origen de la vida. Hoy contamos con gran cantidad de evidencia, desde estudios de fósiles antiguos a los últimos descubrimientos de la biología molecular, para sustentar esta teoría.
No obstante, Darwin no inventó la idea de la descendencia con modificaciones. Quince años antes, Jan-Baptiste Lamarck había sugerido que los seres vivos son producto de un largo proceso histórico de transformación, pero los mecanismos evolutivos que propuso, entre los que se incluía la herencia de características inducidas por el ambiente, nunca encontraron el favor de la comunidad científica.
La segunda y potente idea de Darwin, el que incluso los rasgos más complejos de los organismos son resultado de la selección natural, ha sido la clave del éxito de largo plazo de su teoría. La selección natural ha permitido explicar científicamente rasgos tan diversos como el ojo de los mamíferos, el ala de las aves, y la capacidad de las plantas de transformar la luz en azúcares. Hoy existen muchos ejemplos del funcionamiento de la selección natural en la naturaleza.
Los dos pilares de la teoría de la evolución son consecuencia de la interacción entre tres características inconfundibles de los organismos vivos: la reproducción (los individuos producen descendientes), la herencia (lo similar da origen a lo similar) y la variación (algunas veces los descendientes son distintos a sus padres). Ocurre selección natural siempre que las diferencias entre los individuos afectan a los descendientes que generan. Si las variaciones que afectan la reproducción son heredables , el resultado es la evolución por selección natural. Muchas generaciones de selección en una dirección específica -por ejemplo, desplazarse por el aire de manera eficiente- pueden dar origen a estructuras complejas como las alas y procesos coordinados de vuelo.
Para entender el darwinismo más en profundidad, obviamente tenemos que comprender los tres procesos sobre los que se basa. Tenemos que saber cómo se desarrollan y reproducen los organismos, qué se hereda y cómo se hereda, y cómo se generan las variaciones heredables.
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Hasta hace poco, la visión de los biólogos acerca de estos procesos había estado muy centrada en los genes, como se ejemplifica en la idea de Richard Dawkins del "gen egoísta". La herencia y la replicación se han explicado en términos de ADN y su replicación, y la variación en términos de cambios aleatorios en las secuencias de ADN.
Sin embargo, los descubrimientos realizados durante la última parte del siglo veinte han demostrado que hay muchos otros factores en la herencia además del ADN. Ahora sabemos de varios mecanismos que permiten que células con idénticos ADN tengan características diferentes, las que se transmiten a células hijas. Esta herencia epigenética es parte crucial del desarrollo normal de animales multicelulares como los seres humanos.
Las células del páncreas y las células de la piel de una persona son claramente diferentes, y sin embargo poseen los mismos genes y secuencias de ADN. Más aún, las características de las células se heredan en sus respectivos linajes celulares, a pesar de que los estímulos que activaron las diferencias entre ellas durante el desarrollo embrionario hayan desaparecido hace mucho.
La herencia epigenética ocurre no sólo dentro de los individuos durante su desarrollo, sino también entre generaciones : las células individuales de levadura o de bacterias pueden transmitir variaciones epigenéticas de una generación a la siguiente, y los organismos multicelulares pueden transmitirlas a través de su esperma y sus ovarios. Si el estado epigenético de estas células germinales se altera durante el desarrollo de un organismo, esta variación se puede transmitir a sus descendientes.
La obra de Michael Skinner y sus colegas constituye un buen ejemplo de esto: descubrieron que inyectar a ratas preñadas una sustancia química que suprime los andrógenos (hormonas sexuales masculinas) hace que sus descendientes sufran enfermedades que se heredan por varias generaciones. Existen muchos otros ejemplos de variaciones epigenéticas heredables, algunas de las cuales son inducidas por el ambiente. Gal Raz y uno de nosotros (EJ) examinaron hace poco la literatura científica y encontraron 101 casos de herencia epigenética entre generaciones de bacterias, hongos, protozoos, plantas y animales, y estamos seguros de que se trata de la punta de un iceberg de tamaño considerable.
Además de la herencia epigenética celular, existen otras maneras no genéticas en que las variaciones se pueden transmitir de generación en generación. Como humanos, las conocemos bien: la transmisión de variaciones culturales, como las diferentes creencias religiosas, es un buen ejemplo. Sin embargo, hay muchos ejemplos menos familiares de información que se aprende o adquiere de los padres por medios no genéticos, desde las técnicas de alimentación de los monos y las ratas a las preferencias alimentarias de los conejos y los dialectos del canto de pájaros y ballenas.
Reconocer que en la herencia hay más factores que el ADN tiene implicancias para la medicina y la agricultura, así como para la teoría de la evolución. Por ejemplo, sabemos que algunas agresiones o tensiones por factores ambientales, como un hambre extrema temporal, pueden afectar a las generaciones futuras. En los estudios evolutivos, puesto que las variaciones no genéticas heredables a menudo son inducidas por el medio ambiente, tenemos que ampliar nuestra noción de la herencia y la variación para incluir la herencia de variaciones adquiridas, la idea antes desacreditada que formaba parte de la teoría de Lamarck.
En cierto sentido, debemos regresar a las convicciones originales y pluralistas de Darwin. A diferencia de sus seguidores más dogmáticos, Darwin vio un papel en la evolución para la variación inducida. Hoy, a la luz de los mecanismos epigenéticos recientemente descubiertos, la evolución darwiniana debería incluir la descendencia con modificaciones tanto genéticas como epigenéticas, y la selección natural de variaciones tanto inducidas como aleatorias. Ciertamente, no se la debería reducir a "genes egoístas".