Si prefieres escucharlo, hazlo en iVoox, Spotify, Apple o Google.
Cómo funciona la evolución
El Genoma
Todos los seres vivos tenemos un genoma único (excepto los gemelos homocigotos). El genoma es como un mapa, como un manual de instrucciones que le dice al cuerpo cómo desarrollarse y cómo funcionar.
El genoma está formado por las moléculas de ADN que están dentro del núcleo de todas las células de nuestro cuerpo, aunque también tenemos una pequeña parte dentro de las mitocondrias. La información almacenada en él permanece prácticamente inalterada durante toda nuestra vida.
Los genes y las proteínas
Gracias a este complejo mapa nuestro cuerpo puede producir proteínas, que son los ladrillos de las células y que además dirigen casi todos los procesos vitales del cuerpo. A los “trozos” de ADN que son como un manual de instrucciones para crear estas proteínas les llamamos genes. Los genes son la unidad de información más pequeña de un organismo y se transmiten de padres a hijos. Por ejemplo, el gen OCA2 es el encargado de la producción de melanina, que es la responsable del color de la piel y de los ojos. El color de ojos que tengas depende de los alelos, es decir de las versiones del gen OCA2, que has heredado de tus padres.
La mayoría de la gente piensa que nuestros genes influyen mucho en nuestro aspecto físico y nuestra predisposición a ciertas enfermedades, pero se habla menos del impacto que tienen en nuestra personalidad e inteligencia. Gracias a los estudios llevados a cabo con gemelos idénticos, se sabe que buena parte de la inteligencia, personalidad e intereses tienen influencias genéticas.
La herencia
En esencia, nos parecemos a nuestros padres porque hemos heredado la mitad del ADN de cada uno. Tu hijo heredará la mitad de tu ADN y la mitad del de su madre. Según tus hijos te den nietos y luego tus nietos te den bisnietos, el número de tus genes en su genoma será cada vez menor.
El gen egoísta
La evolución es un proceso que discurre a través de las generaciones mediante el cual los organismos que consiguen sobrevivir y tienen descendencia, propagan la mitad de sus genes a través de sus hijos. Según el fascinante libro El gen egoísta de Richard Dawkins, podemos ver la evolución como una competición entre genes por perdurar en el tiempo. En palabras de Dawkins, los genes “usan” a los organismos en los que habitan como vehículos para reproducirse.
Según este criterio, el Rafa Nadal de los genes es el que tiene el mapa de la enzima glutamina sintetasa, que se encuentra en todos los seres vivos y se cree que tiene más de mil millones de años.
Obviamente nuestros genes no tienen consciencia ni una intención, son solo información contenida en un conjunto de moléculas. Pero sin quererlo han ido prosperando porque su función ha supuesto una ventaja evolutiva en comparación con otros genes competidores que se quedaron en el camino.
Cuando surgió la vida, hace unos 4000 millones de años, las carcasas que protegían a los genes eran organismos muy sencillos, de una sola célula. La presión evolutiva, las mutaciones y la reproducción han ido incrementando la diversidad y, en ocasiones, la complejidad dando lugar a seres tan fascinantes como los humanos, las águilas y los tardígrados. Por sorprendente que parezca toda la vida que vemos hoy en la Tierra es el resultado de la competición entre genes egoístas. Los genes no luchan directamente entre sí, es más práctico mandarnos a nosotros a la batalla.
¿Qué queremos decir cuando hablamos de presión evolutiva?
El hábitat donde vivimos, otras especies, otros miembros de nuestra especie y el clima están siempre en constante cambio. Todo ello supone retos constantes para los seres vivos. Cualquier organismo que veas, desde una mosca doméstica, una cucaracha o una golondrina, son la prueba de que sus diseños, han sido adecuados para el medio en el que han evolucionado. Si no, no estarían ahí.
Si llevas a una colonia de golondrinas comunes al Ártico morirían todas en pocos días. Sus plumas no son suficientemente densas y tampoco tienen suficiente grasa bajo la piel. Sin embargo, sus primos los pingüinos se las apañan bastante bien en ese medio. Para que una especie se adapte debe haber un cambio progresivo, como hemos visto en este ejemplo, una presión medioambiental excesiva provoca la extinción.
Entonces, ¿qué pasaría si en España la temperatura fuese bajando durante los próximos 500 años hasta promediar temperaturas similares a las del Ártico? Al ser un cambio progresivo, aquellas golondrinas que tuviesen genes que les hiciesen acumular más grasa y tener unas plumas más densas y un mayor tamaño corporal conseguirían prosperar, aunque no sin penurias. Por otro lado, las más pequeñas y delgadas no aguantarían los inviernos. Así, los genes de más grasa, alas más gruesas y mayor tamaño pasarían a las siguientes generaciones. A esto se le llama selección natural y después de docenas, cientos, miles de generaciones con las presiones evolutivas adecuadas puede hacer que las golondrinas se acaben pareciendo más a los pingüinos que a los gorriones.
La lucha por la reproducción
Pero no es suficiente con adaptarse al medio, para que los genes prosperen tienen que reproducirse, en caso contrario, al morir el organismo, por mucho tiempo que haya vivido, sus genes morirán con él. La selección sexual es la otra gran pata de la Teoría de la Evolución. En realidad es muy intuitiva: por muy bien que aguante el frio la golondrina, sino no es capaz de llamar la atención de otra de distinto sexo y copular con ella, de poco le servirá lo calentita que esté. La selección sexual es el “motivo” de que los machos de pavo real tengan colas inmensas a costa de llamar la atención de sus depredadores. También explica los llamativos cantos y colores de muchos pájaros.
Todos los seres vivos (excepto los asexuales) hemos desarrollado estrategias para buscar pareja, tener sexo con ella y conseguir que nuestros genes se propaguen.
Los seres humanos no somos ajenos a las reglas de la evolución, solo tienes que ver la importancia que le damos a estar guapos y en forma y lo fanfarrones que se ponen los adolescentes frente a las chicas de su pandilla. Es la selección sexual haciendo su trabajo.
La cooperación
De todo lo anterior podríamos pensar que la vida es siempre lucha por la supervivencia y competición con los otros miembros de la especie por el apareamiento. Sin embargo, es obvio que la cooperación es parte importantísima de muchas especies. Podríamos decir que los humanos, junto con las hormigas y las abejas somos los campeones de la cooperación. Pero, si todo se reduce a una competición entre genes que a su vez se traduce en comportamientos para superar los retos de supervivencia y competir por las parejas para procrear, ¿cómo podemos explicar la cooperación?
La explicación es relativamente sencilla. Imagina que uno de nuestros genes codifica el comportamiento altruista. Si yo tengo ese gen y vivo en una tribu donde nadie más lo tiene, dedicaré mucho tiempo y energía en ayudar a los demás, darles comida, agua, consuelo, etc. Tiempo que podría estar dedicando a buscar comida para mí, buscar pareja, etc. No parece muy adaptativo. Y no lo es. Un altruista ingenuo en un grupo de egoístas no prosperará. Por lo tanto, el gen altruista tenderá a desaparecer. Ahora imagina por un instante que varias personas de la tribu tienen el gen altruista. Cuando me necesiten les ayudaré, como en el ejemplo anterior, pero cuando yo esté en problemas, dado que saben que pueden contar conmigo, ellos también me ayudarán a mí. Esa estrategia es más adaptativa que la de los miembros egoístas que van a su bola porque cuando les vengan mal dadas no habrá nadie para ayudarles.
En el siguiente vídeo puedes ver una simulación por ordenador que demuestra que el altruismo recíproco puede ser una estrategia adaptativa.
Este es solo un ejemplo de cómo la cooperación puede ser adaptativa. Pero no es el único. El siguiente supuesto es menos intuitivo pero es fundamental para entender muchos de los comportamientos típicamente humanos.
La lealtad a la familia
Hemos dicho que la supervivencia y la procreación permiten propagar los genes, pero hay otro factor muy importante que todavía no hemos abordado: el parentesco. Compartimos más genes con todos nuestros familiares que con el resto de la población. El caso más extremo es el de los hermanos gemelos idénticos que comparten el 100% de los genes.
Lo curioso es que con el resto de humanos compartimos el 99,9% de los genes y con los chimpancés el 95%. Básicamente somos iguales. Lo que pasa es que pequeñas diferencias genéticas pueden suponer grandes diferencias. Para representar el grado de parentesco que tenemos con nuestros familiares los genetistas utilizan el llamado coeficiente de relación. Por ejemplo, el coeficiente de relación con nuestros primos hermanos es de 12,5%. ¡Cuidado!, eso no significa que compartamos el 12,5% de los genes. Lo que significa es que existe un 12,5% de probabilidades de que hayamos heredado mutaciones en genes de nuestros abuelos comunes. El coeficiente de relación con un hermano no gemelo es del 50%, el mismo que con tus padres o tus hijos. Por si no ha quedado claro, el coeficiente de relación es el grado de consanguinidad que tienes con alguien. El máximo sería 100% contigo mismo o con un hermano gemelo y el mínimo sería cercano al 0% con el primer organismo que hubo en la Tierra.
Y aquí es cuando te revienta la cabeza. Dado que compartimos más genes con nuestros hermanos, padres o hijos que con nuestros primos, nuestra especie ha evolucionado para cuidar más de nuestros hijos que de nuestros primos. Esto se expresa con un mayor amor e instinto de protección hacia ellos, pero debajo de la superficie están los genes que han evolucionado no solo para protegerse a sí mismos cuidando de “su vehículo”, el organismo que los porta, sino que también se traducen en comportamientos donde prima la protección de los familiares más cercanos, incluso a costa de sus propios intereses. Vamos a verlo con un ejemplo para entenderlo mejor.
En las ardillas, ante la presencia de un depredador, ciertos individuos emiten sonidos para advertir al resto del grupo, que como se ha podido comprobar, suelen ser tener cierto grado de parentesco. Al hacerlo, estas heroínas se ponen en riesgo a sí mismas. Si la selección por parentesco no existiese, estos comportamientos no tendrían explicación, ya que lo lógico es que cada ardilla buscase sobrevivir a toda costa. Sin embargo, algunas ”son sacrificadas” por sus genes para que el resto del grupo pueda sobrevivir. En este tipo de situaciones algunas ardillas salen perdiendo pero los genes familiares salen ganando.
Una vez más, quiero hacer hincapié en que no hay intención en los genes, ni piensan ni toman decisiones. Los genes son sólo el resultado de la evolución, y siguen existiendo porque sus funciones han supuesto ventajas adaptativas para ellos a lo largo de generaciones. Pero, como vemos, los comportamientos de un individuo no necesariamente tienen que favorecerle a él para ser adaptativos, sino que pueden favorecer al grupo familiar, incluso a su costa, ya que sus familiares comparten buena parte de sus genes y el proceso evolutivo lo que “optimiza” es la supervivencia de los genes, no de individuos o especies concretas.
«Daría mi vida por dos hermanos u ocho primos»
– John Burdon Sanderson Haldane
Mutaciones y recombinaciones
Ya solo me queda responder a una de las preguntas más importantes de la evolución: ¿Cómo ocurren las mejoras?
Volvamos al ejemplo de la especie de golondrina que evoluciona durante 500 años para adaptarse a un clima más frío. Si en toda la población de golondrinas todos los individuos son pequeños, de alas ligeras y con poca grasa, ¿cómo podrían evolucionar hacia una población de golondrinas grandes, de gruesas plumas y ricos depósitos de grasa?
La respuesta corta es que ocurre gracias a las mutaciones y las recombinaciones del ADN.
Las mutaciones son alteraciones accidentales en los genes. Normalmente ocurren en los procesos de copiado y también por exposición a ciertas radiaciones y agentes químicos. Todos tenemos mutaciones en el ADN de nuestras células. Cuando éstas ocurren en las células de la piel, el hígado o los músculos, pueden provocarnos problemas de salud, pero desde el punto de vista evolutivo no tienen mucha importancia ya que nuestros hijos no las heredarán. Pero, si ocurre una mutación en el ADN de los espermatozoides u óvulos, podemos transmitirla a nuestros hijos. Se estima que la mayor parte de mutaciones no neutras son perjudiciales. Un pequeño número de ellas pueden provocar problemas graves de desarrollo y matar al feto antes de su nacimiento. Otras pasarán sin pena ni gloria, y unas pocas tendrán un ligero impacto positivo en nuestra descendencia. La propia selección natural se encarga de eliminar la mayor parte de mutaciones especialmente dañinas y de favorecer las especialmente positivas.
Volvamos una vez más a las golondrinas. En un entorno cada vez más frío, las mutaciones en los genes encargados de la acumulación de grasa habrían sido positivas cuando estas hubiesen ido en la dirección de una mayor acumulación de grasa. Las nuevas golondrinas más gorditas habrían soportado mejor el frío y poco a poco estos nuevos y valiosos genes se habrían propagado por toda la población.
La otra forma de crear nuevas versiones de genes son las recombinaciones que ocurren en la creación de las células sexuales, cuando se mezclan aleatoriamente los ADNs del padre y de la madre.
El número de mutaciones y recombinaciones positivas es muy reducido, por eso la mayor parte de los cambios evolutivos son lentos y progresivos, aunque cuando la presión evolutiva es grande pueden ocurrir cambios en poblaciones enteras en el curso de pocas generaciones. Esto ocurrió con las polillas moteadas inglesas en la época de la Revolución Industrial. Las polillas se solían camuflar en los troncos de los árboles, pero en pocas décadas los árboles se tiñeron de negro y las polillas quedaron expuestas. En pocas décadas toda la población de polillas pasó a ser negra porque las que no heredaron esta mutación sirvieron de comida para pájaros.
Resumen
La evolución es el proceso de la vida. Somos lo que somos gracias a dos metros de ADN enrollado en los núcleos de nuestras células. La lucha por la vida y la reproducción combinada con unos pocos cambios aleatorios en el ADN de cada nueva generación ha dado lugar a la increíble diversidad de la vida en la tierra.
Nuestro diseño aparentemente perfecto responde a la búsqueda de la supervivencia, de la reproducción y de la protección de nuestros parientes, aquellos que comparten la mayoría de nuestros genes.
Todos los animales obedecen a las leyes de la biología, pero solo el humano lo hace también a las de la cultura. En el próximo artículo explicaré cómo la evolución cultural ha provocado un cambio en el hábitat humano en unos pocos miles de años que puede estar provocando un conflicto entre nuestros genes y el mundo moderno.
“Somos máquinas de supervivencia: vehículos robóticos programados a ciegas para preservar las moléculas egoístas conocidas como genes.”
– Richard Dawkins
Aclaraciones
En beneficio de la brevedad y la simplicidad he omitido mucha información sobre el proceso evolutivo y he simplificado ciertas cosas. Por ejemplo, la mayoría de los cambios evolutivos no se deben a un solo gen sino a muchos de ellos. Para un conocimiento más profundo y preciso sobre el tema recomiendo esta Web en español de la universidad de Berkeley. Para entender los próximos artículos, esta introducción es más que suficiente.
Otra cosa que hay que entender es que la evolución no siempre lleva a una mejor adaptación. Por diferentes circunstancias unos genes pueden prosperar a costa de otros sin que eso suponga una mejora adaptativa. A este fenómeno se le llama deriva genética.
Otra aclaración pertinente es que la selección a nivel de gen que George C. Williams propuso y que popularizó Dawkins en el Gen egoísta tiene algunas críticas entre varios científicos y existe una teoría similar en el fondo pero distinta en la forma, que no limita el nivel de selección al gen sino que lo hace también al grupo. Esta teoría llamada también de selección de grupo tiene algunos adeptos.
Deja una respuesta