Semejanzas y frecuencias

Al pasear por el campo o por caminos más o menos rurales, podremos encontrarnos con poblaciones de ortigas situadas en taludes o al pie de tapias o de muros. Si nos detenemos a mirarlas con atención, veremos que junto a esas ortigas hay otras hierbas, otras plantas, parecidas a ellas, pero inocuas. Suele ocurrir así, que las masas de ortigas están siempre (es un decir) acompañadas de ese cortejo de plantas inofensivas, pero parecidas a ellas.

LA PLANTA MODELO. LA ORTIGA

¿Tiene esto alguna causa, alguna explicación biológica? Sí que la tiene. Se llama mimetismo batesiano, en honor a H. W. Bates, el científico británico que, en el siglo XIX, describió este comportamiento. Consiste en que varias especies inofensivas se parecen entre sí y a otra que sí es peligrosa o de sabor repugnante. Con esto se consigue eludir la acción agresiva de los predadores. En el caso que comento, la especie agresiva, la modelo, es la ortiga y las demás crecen a su lado careciendo de agresividad, pero simulando poseerla. Lo que ocurre es que si un predador, un herbívoro en este caso, ingiere una hoja de ortiga, se sentirá dañado. Fijará en su memoria el patrón de la hoja dañina y no volverá a intentar comer ninguna planta con ese aspecto. Ahí tenemos el efecto de protección de la ortiga hacia sus plantas parecidas, que se cobijan en su vecindad de modo que casi no crecen en ninguna otra parte.

BRUNELLA  (IMITADORA)

No digo que no crezcan, claro que sí crecen, pero con restricciones, pues cuando las semillas son esparcidas a voleo, llevadas por el viento, caen en todas partes y, si se dan las condiciones apropiadas, germinan y crecen. Es entonces cuando se puede notar el efecto protector de la vecindad de las ortigas. Si las hay donde estas plantas crecen, los herbívoros, caracoles y larvas en su mayoría, se habrán marchado del lugar y las plantas inocuas de las que hablo podrán crecer tranquilamente al amparo del modelo que imitan, la ortiga. Si no hay ortigas, las plantas son comidas, dándonos la sensación de que allí no han crecido, lo cual no deja de ser cierto.

PARIETARIA  (IMITADORA)

También hay casos similares en animales, en los que formas inocuas imitan algún modelo con sabor desagradable.

Se supone que, evolutivamente, primero apareció el comportamiento tóxico o agresivo de la especie modelo, la imitada. Otras especies, compartían hábitat con ella y eran inocuas. Pero si por mutación adquirieron alguna similitud con la planta modelo, encontraron que la selección natural las favorecía. A veces, tal favor llegó a provocar que las formas imitadoras fuesen las únicas capaces de alcanzar el estado reproductor, formando flores y las consiguientes semillas. Repito, si tales morfologías imitadoras estaban causadas por factores de naturaleza hereditaria, los genes responsables fueron pasando a las generaciones siguientes, de modo que en cada generación aparecieron las formas imitadoras de modo repetido. Hoy, todos los miembros de estas especies poseen las morfologías capaces de generar la confusión de los predadores.

MENTA  (IMITADORA)

Insisto en que esta disposición la podemos ver en cualquier camino o campo en que haya ortigas. Las especies acompañantes crecen a su amparo y las veremos sin mayor dificultad por nuestra parte.

No obstante, las cosas pueden no ser tan sencillas. Hay un factor muy a tener en cuenta y son las frecuencias de la forma modelo (la ortiga en este caso) y las imitadoras. Entre las imitadoras hay menta, brunela, parietaria, echium y otras de la misma familia que la ortiga, Labiadas, y de morfologías muy semejantes, como vengo diciendo.

PARIETARIA  (IMITADORA)

Todo el efecto beneficioso del mismetismo batesiano se consigue cuando el herbívoro ingiere una ortiga antes que ninguna otra planta. Es decir, la probabilidad de ingerir la planta tóxica ha de ser más alta que la de ingerir una inocua. Esto ocurre cuando la ortiga es la especie más frecuente en ese lugar. Pero para que los predadores aprendan, las ortigas han de ser comidas. Al menos cada herbívoro la agrede una vez y así aprende desencadenándose en él el reflejo condicionado de no repetir mordisco a esa planta (ni a las formas imitadoras). Quiero advertir que la ortiga sufre la acción agresora del predador. En estos casos, las formas imitadoras quedan resguardadas. Tal dinámica puede hacer que, con el tiempo, las ortigas vayan disminuyendo su presencia en ese lugar, como así ocurre.

Cuando haya menos ortigas, disminuirá la probabilidad de que sean ingeridas en primer lugar y las formas inocuas comenzarán a ser depredadas por falta de abundantes modelos agresivos. No siendo agredidas las ortigas debido a la cantidad de formas inocuas, volverán a ser frecuentes y se restablecerá un equilibrio que será estable cuando haya más ortigas que formas inocuas, amparadas bajo la ayuda de su morfología agresiva.

ECHIUM   (IMITADORA)

Es este un modelo dinámico frecuente en la naturaleza, en el que las formas favorecidas no lo son por motivos inherentes a ellas mismas. Ocurre algo similar en el mundo animal con las relaciones predador-presa. Cuando aumentan los predadores, disminuyen las presas. Esto desencadena una disminución de predadores con el consiguiente aumento de presas. Y así van alternando las frecuencias relativas de una y otra especie.

En estos casos la selección natural no protege formas concretas, más bien en estas comunidades de especies interrelacionadas, se favorecen las formas menos frecuentes. Se genera un equilibrio dinámico que conocemos como “selección dependiente de las frecuencias”.

Resolviendo la necesidad de luz

A veces imaginamos que en el mundo de los seres vivos, al que pertenecemos, sólo hay una solución para los problemas que puedan aparecer. Algo muy lejos de la realidad. Entre los seres vivos, con unas funciones concretas que realizar (nutrición, relación, reproducción), cada grupo se organiza del modo que puede para llevarlas a cabo. Y, si son grupos existentes en la actualidad, podemos decir sin miedo a equivocarnos, que las realizan muy bien. Han superado la actuación de la Selección Naturalhasta hoy.

RAÍCES ADVENTICEAS DE HIEDRA

El papel de la luz es muy importante en el mundo vegetal. Cada grupo de plantas tiene sus estrategias para satisfacer sus necesidades. Las hay con pocos requerimientos de luz y viven en zonas donde llega poca, como son fondos de selva, de bosque, interior de pozos y otros hábitats donde reina la penumbra. Son plantas acostumbradas a esos pocos aportes de luz, pero crecen con todo su vigor y con morfologías adaptadas a estas condiciones. De un intenso color verde, son las que, luego, muchas de ellas forman el catálogo de nuestras plantas domésticas de interior, que viven en ambientes umbríos y requieren ciertos aportes de riego.

Hay otras plantas, no leñosas, que tienen necesidades de luz, pero no disponen de un porte adecuado que les permita crecer hasta alturas suficientes como para satisfacer esas necesidades. Trepan hasta alcanzar esos niveles de luz y, por tanto, se les conoce como plantas trepadoras.

ZARCILLO PARA SUSTENTARSE

El trepar es una estrategia a la que han llegado desde posiciones taxonómicas muy diversas y utilizando estructuras muy diferentes, pero que permiten a las plantas poderse encaramar y así beneficiarse de un buen nivel de luminosidad. Voy a comentar tres tipos de estructuras que permiten trepar. Los tres ocurren en plantas conocidas por todos.

El primero de ellos es el de la hiedra, que forma raíces llamadas adventicias. A lo largo de los tallos, también en los nudos donde nacen las hojas opuestas, se forman manojos de raíces cortas que se adhieren a superficies fijas, como son paredes o troncos, gracias a las cuales la planta se va fijando, creciendo, trepando y, por tanto, consiguiendo alcanzar la luz.

MADRESELVA ENROSCÁNDOSE
PARA TREPAR

La madreselva también es planta con esa costumbre. Aunque leñosa, su tallo largo, delgado y flexible no le permite la posición vertical. No obstante, se enrosca alrededor de otros tallos, o de cualquier objeto vertical que se le ponga como guía. Nunca trepa en paredes, como la hiedra, pues lo hace enroscándose alrededor de objetos fijos y exentos.

Las judías y otras plantas afines, suben gracias a zarcillos que aparecen en el extremo de sus hojas compuestas. Realmente son foliolos transformados. Esos zarcillos se enroscan y fijan alrededor de cualquier objeto que encuentren sea tronco, rama o guía y gracias a esas fijaciones la planta va trepando.

FICUS BENJAMINA

Hay más plantas trepadoras conocidas por todos, como el Ficus benjamina, que trepa gracias a raíces adventicias; la parra virgen que forma zarcillos muy cortos, con los que se fija a las paredes, o la capuchina, que trepa también gracias a zarcillos.

He presentado estas diversas estrategias que desarrollan diferentes tipos de plantas para conseguir más luz. El fin es el mismo, pero en cada grupo esa necesidad se satisface recurriendo a los recursos propios de cada uno de ellos.

Tal vez lo más interesante que quiero exponer aquí es que entre  los seres vivos no existe una sola estrategia para satisfacer una necesidad vital. Tales necesidades se solventan gracias a los recursos de que dispone cada grupo. Por eso, los diferentes modos de solventarlas, aunque similares, no tienen razón de ser iguales. 

Para mi, con un modo digamos generoso de enjuiciar las cosas, representan casos de evolución convergente y, por tanto, vienen a ser analogías.

Procesos evolutivos en vegetales

Las mutaciones son aleatorias, pero cualquiera de ellas que aumente la adaptación de su portador al ambiente, será favorecida por la selección. Así surgen las tendencias selectivas cuyos resultados, luego, podemos ver en la naturaleza. A veces esta tendencia puede ser manifiesta en vegetales, mientras que en otras ocasiones cuesta más interpretar la acción de la selección natural en esos mismos seres.

ORTIGA. TODOS CONOCEMOS SUS EFECTOS

Una de las mayores agresiones que sufren los vegetales es por parte de unos predadores a los que, por serlo, llamamos herbívoros. Desde invertebrados a mamíferos, en toda la escala animal encontramos herbívoros capaces de destruir toda una población vegetal. Insisto que, en esa situación casi límite, cualquier mutación que sirva a su poseedor para defenderse de la predación, será favorecida por la selección natural. Y puesto que es una mutación, y una de las características de las mutaciones es la de ser hereditarias, podemos decir que en estos casos se están produciendo procesos evolutivos. Qué duda cabe que situaciones extremas generan una presión grande sobre adaptaciones, sobre tenerlas o carecer de ellas, y siempre con consecuencias evolutivas. Pero que nadie piense que estos procesos ocurren de la noche a la mañana, pueden durar millones de años.

Volvamos a hablar de predadores, de herbívoros, y de los mecanismos que poseen los vegetales para evitar ser comidos por ellos. En situaciones de ataques, los animales huyen; los vegetales, lo sabemos, no pueden hacerlo. Pero una cosa que siempre me ha impresionado es que en el mundo vegetal no se desarrollan venenos o substancias similares para destruir a quienes intenten devorarlos. No se mata a nadie, pero sí se generan procesos alérgicos o dañinos de modo que se desencadenen reflejos condicionados y el herbívoro sepa que esa planta, en concreto, no se puede tocar sin arriesgarse a las consecuencias.

Todos hemos sentido escozor en más de una ocasión al rozar hojas de ortiga. Incluso existe el verbo “ortigar” para referirse al resultado de este roce. Imaginemos lo que pueda sentir un ciervo, por ejemplo, que introduzca una ortiga en su boca e intente arrancarla tirando de ella con fuerza. La razón de este escozor radica en unas células urticantes (urticantes, derivado de ortiga) llenas de un líquido capaz de generar reacción alérgica en la piel y que se clava en ella como respuesta mecánica ante un simple roce de la superficie foliar.

EL ACEBO Y SUS HOJAS NOS RESULTAN CONOCIDOS

Todos los tipos de espinas presentes en vegetales tienen esta misma finalidad, la de defenderse de herbívoros. ¿Aparecieron para defenderse o se defienden gracias a tener espinas? La respuesta nos lleva a comentarios muy enjundiosos, pues muchos creerán que aparecieron para defenderse. Es decir, que ante una necesidad aparecieron los órganos capaces de superarla. Hay bases suficientes para creer que todo proceso evolutivo se ha realizado a partir de estructuras preexistentes a los que se les dio una función nueva. Tal vez, en un principio, esa estructura no tuvo mayor utilidad, pero una mutación que la modificase pudo haberle conferido cierta capacidad para algo útil. En este caso, cualquier mutación nueva que mejorase el rendimiento de este órgano con función nueva, pudo haber sido favorecido por la selección, de modo que se fue configurando mas y mas a lo largo de muchas generaciones, siempre que las necesidades ambientales permaneciesen invariables.

TOJO - UN EJEMPLO DE PLANTA CON PINCHOS

Todas las plantas con pinchos han tenido, y tienen, su capacidad de defenderse de los herbívoros y realizar, por tanto, una buena función clorofílica. Hablo de rosáceas, con pinchos en tallos y hojas; de acebo, con pinchos en el borde de las hojas inferiores de los arbustos; de los tojos, con espinas por toda la planta; de los cactus y de otros ejemplos.

LOS CACTUS POSEEN UNA INTERESANTE
HISTORIA EVOLUTIVA

En cactus, de los que hablaré con detalle por constituir un bonito ejemplo evolutivo, las espinas son hojas evolutivamente transformadas. En este sentido, son homólogas de las hojas de cualquier otra planta. Realizan la importante labor de defender a la planta. Incluso, en algunas de estas espinas, existe una pequeña cápsula con líquido tóxico que, una vez pinchado el individuo agresor, se inyecta en su piel generándole escozor e inflamación.

Cuando en diferentes organismos aparecen estructuras similares, con diferentes orígenes embrionarios, pero encaminadas a fines similares, decimos que se produce evolución convergente y llamamos “análogos” a los órganos que tienen esa finalidad y esos orígenes.

El ejemplo más elocuente de órganos análogos lo constituyen las alas en animales voladores. Tienen alas las aves, los murciélagos y algunos órdenes de insectos, como dípteros y lepidópteros. A nadie se le va a ocurrir que tengan el mismo origen, pero todos vemos que sirven para lo mismo: buscar alimento, realizar el cortejo sexual y desplazarse. En todos los casos aparecieron de órganos preexistentes y confirieron mayor adaptación a sus poseedores conforme fueron mejorando su capacidad de realizar su función. En estos casos, en los que órganos con diferentes orígenes llegan a desarrollar funciones similares, hablamos de evolución convergente, que origina órganos análogos.

BOUGANVILLEA. FLOR Y BRÁCTEAS

Una analogía que no me resisto a callar la constituye la bouganvillea. Tiene una flor poco vistosa, rodeada de brácteas coloreadas que son las que le confieren prestancia. Las brácteas son los últimos pares de hojas próximas a la flor y transformadas para adecuarse a ella. Lo que llamamos·flor”, en la bouganvillea realmente son brácteas, pero hacen las funciones de tal, engañando incluso a polinizadores. Un claro ejemplo de analogía, pues pétalos y brácteas tienen diferente origen embrionario, pero ejecutan una función similar, análoga en términos biológicos.

Radiaciones adaptativas y homologías

A veces, la adquisición de alguna peculiaridad  en seres vivos, permite a sus poseedores invadir hábitats nuevos para ellos. Tal cosa ocurrió cuando algunos ancestrales animales marinos pudieron desarrollar respiración aérea. Se cree que ese paso lo realizaron diversos grupos zoológicos y en distintos momentos de la historia. Al pasar a tierra firme, muchos encontraron un hábitat ocupado por vegetales, con ausencia de predadores y, por tanto, una selección natural muy tenue, si acaso existía selección en aquel momento. Esto propició que apareciesen unas altas tasas de reproducción, incremento de tamaños de población y, en general, aparición de condiciones apropiadas para la diversificación de seres vivos.

Evolutivamente, el resultado de esta fase es lo que conocemos como “radiación adaptativa”, en la que a partir de pocas formas iniciales, aparecen muchas formas descendientes, gracias a la relajación de la actividad por parte de la selección natural, y a la oportunidad de colonizar nuevos hábitats. Son fases en las que, en poco tiempo, hablando en tiempos evolutivos, se genera una gran diversidad a partir de pocas, o muy pocas, formas iniciales.

Extremidades superiores de hombre,
ave y murciélago

Si el hábitat recién colonizado es diverso en ambientes, puede ocurrir que no todos los componentes del grupo sean igualmente aptos para colonizar cada uno de ellos, pudiéndose acomodar los diferentes individuos a aquellos sitios que mejor les convenga. Si ocurre de este modo, comienza a actuar la selección natural, modelando a los nuevos habitantes para que cada vez estén más y más adaptados a sus nuevos hábitats. Esta selección se hace a partir de los órganos que en un inicio compartían todos, y que poco a poco se irán adaptando a sus nuevas utilidades. No obstante, siempre mantendrán una estructura peculiar que recordará a la ancestral, de la que derivan. A estas estructuras nuevas, derivadas de las ancestrales, es a las que conocemos como homologías.

La interpretación actual sobre su origen se basa en suponer que los órganos que consideramos homólogos han aparecido como consecuencia de un proceso evolutivo que, en general, se conoce como “evolución divergente”, que no se refiere a grupos completos, sino a órganos o funciones, que con el fin de adecuarse más y más a los nuevos hábitats, se han ido diferenciando para mejor acomodarse a los tipos de vida requeridos en ellos. En estos casos, la evolución divergente es un proceso muy frecuente y, como consecuencia, se favorece la aparición de formas homólogas entre los grupos taxonómicos próximos que se han ido diferenciando.

En síntesis, llamamos órganos homólogos a aquellos que teniendo similar origen filogenético, desempañan una función diferente en los individuos que los poseen. Tal vez esta definición pueda parecer engorrosa, pero es posible que todo radique en eso del “origen filogenético” y voy a intentar explicarlo.

Debemos saber que, entre otras características, los vertebrados compartimos la de poseer dos pares de extremidades, que por su posición con relación a la cabeza, llamamos anteriores y posteriores, o también, debido a la postura vertical de muchos de sus componentes, conocemos como extremidades superiores e inferiores. Siempre nombrando a partir de la cabeza.

Si tenemos en cuenta esto, veremos que nuestros brazos son nuestras extremidades superiores, lo mismo que las alas lo son en las aves. También el primer par de patas de los cocodrilos son para ellos su primer par de extremidades anteriores, así como en ranas o sapos. Culebras, peces y otros vertebrados las tienen atrofiadas, pero todos estos órganos que comento tienen el mismo significado estructural. Dentro de su morfología, son el primer par de extremidades, sean anteriores o superiores, propias de los vertebrados. No hay duda de que cada grupo de ellos utiliza estas extremidades para mejor adecuarse a su modo de vida. Las aves suelen volar gracias a ellas, los peces, nadar, nosotros y primates, para manipular y así podríamos seguir indicando diferentes grupos de animales y sus, también peculiares, usos que les damos cada uno.

ESQUELETOS DE EXTREMIDADES ANTERIORES
DE MAMIFEROS. lOS COLORES INDICAN LOS HUESOS HOMÓLOGOS

En cuanto a la morfología, a nadie se le ocurre buscar parecido entre nuestros brazos y las alas de un ave o el primer par de patas de una rana. Pero si diseccionamos esas extremidades y observamos atentamente sus respectivos esqueletos, vemos que todos ellos están estructurados de la misma manera. Un hueso largo, llamado húmero, que mediante una articulación (que en nuestro caso llamamos codo), une y articula a dos huesos, el cúbito y el radio y que, en nuestro caso, pueden girar uno sobre el otro confiriéndole a la mano esa misma capacidad giratoria.

Desde el punto de vista embrionario, así como del estructural, esos órganos son semejantes, aunque debido a procesos evolutivos divergentes, hoy tengan morfología y uso diferente. Por eso decimos de ellos que son homólogos.

Para muchos, radiación adaptativa y evolución divergente (como origen de homologías) es la misma cosa, el mismo proceso con diferentes nombres. Yo creo que uno es consecuencia del otro, pero es una opinión personal. La radiación adaptativa se produce cuando un grupo biológico invade un nuevo hábitat y lo coloniza sin efecto adverso sobre él por parte de la selección natural. El tamaño de población se incrementa de modo notable y si el hábitat es homogéneo, no hay mayores efectos derivados, si bien para que exista “radiación adaptativa” es preciso que se produzca la aparición de numerosos grupos taxonómicos derivados de los pocos iniciales. Si no aparecen grupos taxonómicos nuevos, todo se resume en un gran incremento poblacional. La evolución divergente se produce cuando el hábitat no es homogéneo, existe selección para ocupar diferentes sectores de ese hábitat y esa misma selección va modificando los órganos iniciales a los hábitats que se van colonizando, de modo que sean más eficaces. Decimos de estos órganos que se adecuan a los diferentes hábitats, que sufren evolución divergente.
Tenemos múltiples ejemplos de homologías en vegetales. Tantos, que mejor dedico a ellas la próxima entrada.

El doble tipo de estudios en Biología

Además de estudiar los seres vivos actuales en todos sus aspectos, la Biología también estudia los procesos evolutivos e intenta conocerlos y explicarlos. Es más, como se dijo en 1973, "nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución", queriéndose decir que es bajo el enfoque evolutivo cuando se ajustan todos los datos de que disponemos acerca de los seres vivos formando un conjunto perfectamente coherente.

De acuerdo con lo dicho, diríamos que la Biología puede ser concebida como una ciencia con dos temas de estudio, que parecen completamente dispares cuando se les observa de manera superficial pero que, tras un análisis hecho de modo pormenorizado, resultan complementarios. Por una parte, la biología estudia los seres vivos y sus procesos. Sería ésta una Biología ocupada del descifrado de las situaciones actuales; la que intenta conocer profundamente los diversos grupos de seres, definir adecuadamente los procesos en los que están involucrados, estudiar los modos en que se realizan sus actividades y conocer los factores que influyen en ellos. Todo eso nos lleva, o pretende llevarnos, a una mejor comprensión de los procesos biológicos tal como se realizan en la actualidad. Los métodos de estudio en estas ramas de la Biología son los propios de las ciencias experimentales, con sus procesos hipotético-deductivos. También se utilizan adecuadamente otros métodos de estudio que son específicos suyos, como pueden ser la descripción y la comparación.

HIPOTETICA ESTRUCTURA  ESPACIAL
DE LA HEMOGLOBINA

Pero, junto a esta Biología ocupada de los procesos actuales, existe otra que estudia el origen de la vida y que intenta explicar cómo se mantuvo y diversificó a lo largo del tiempo una actividad singular, la vida, y cómo sus poseedores fueron capaces de colonizar el más amplio abanico posible de condiciones ambientales. La Biología nos dice que para que tales cosas pudiesen ocurrir, fue preciso que en los seres vivos, ya perfectamente definidos como entidades, estuviese presente una gran variabilidad estructural y de comportamiento y que, además, esa variabilidad fuese transmisible de padres a hijos, es decir, pasase de generación en generación. En este sentido, la Genética estudia dos aspectos importantes del material hereditario, cada uno de ellos relacionados con los dos aspectos de la Biología que mencioné hace poco, pues si bien intenta comprender cómo funcionan los genes, cómo interactúan entre ellos, cuál es su modo de transcripción y su modo de regulación, es decir, estudia los genes como origen de la variabilidad actual, también estudia cómo se transmiten esos genes a lo largo de las generaciones, cómo se produce la variabilidad génica, cómo esa misma variabilidad puede ser la materia prima gracias a la cual ocurren los procesos evolutivos. Es más, la variabilidad génica constituye el factor intrínseco del cambio y, para que ese cambio ocurra, es preciso que exista variabilidad en las poblaciones de seres vivos.

NUEVOS MÉTODOS DE ESTUDIO NOS APORTAN
DATOS INSOSPECHADOS

La Biología evolutiva, la rama de la biología que estudia la evolución de los seres vivos teniendo en cuenta factores genéticos y ambientales en su más amplio sentido, nos enseña que en los procesos que generaron la diversificación actuaron dos tipos de factores, unos intrínsecos a los mismos seres vivos, que fueron los que generaron la variabilidad hereditaria necesaria para esa diversificación, y otros tan necesarios como éstos que, procedentes del ambiente (considerado en su más amplio sentido), actuaron sobre esos mismos seres vivos y su diversidad hereditaria, constituyendo las causas extrínsecas que fueron modelando el cambio y que conocemos como Selección Natural. En este plan, las diferencias que pudiesen existir entre los seres vivos, pero sin capacidad de ser transmitidas a las descendencias, no tienen importancia biológica alguna.

ES POSIBLE OBTENER ADN DE FOSILES
PARA ESTUDIARLO  

Cuando la Biología toma como objeto de estudio este aspecto de la actividad biológica (el evolutivo), está tomando el cariz de una ciencia histórica que pretende explicar procesos y situaciones a partir de datos históricos, que son posibles de deducir después de estudiar con detalle los rastros de los seres vivos procedentes de épocas pasadas, y que llegaron fosilizados hasta nosotros. Estos seres fósiles, considerados como testimonios de la vida en el pasado, tienen que ser estudiados en relación con todos los datos posibles acerca del entorno físico en el que vivieron, y que vienen aportados por la estratigrafía, la bioclimatología, la geografía histórica y otros muchos.

Como constantemente aparecen datos nuevos, o nuevas técnicas de análisis, así como nuevos fósiles, este estudio nunca estará terminado. Es conveniente que nos hagamos una reflexión sobre el método de trabajo de esta rama de la Biología, pues es muy semejante al utilizado por los historiadores. También aquí se intenta reconstruir un proceso, siempre irrepetible, gracias a una serie incompleta de testimonios. En este tipo de estudios, la posible certeza se basa en la inexistencia de pruebas contrarias a las hipótesis postuladas, ya que éstas no pueden ser contrastadas por experimentación. Las hipótesis se mantienen y fortalecen su credibilidad conforme aumentan las pruebas a su favor y persiste la inexistencia de testimonios contrarios a ellas.

SIEMPRE NUEVAS TÉCNICAS DE ESTUDIO
ABREN NUEVAS VIAS DE INTERPRETACIÓN

En este caso, la aparición de un fósil en un estrato geológico inesperado haría revisar todas las hipótesis evolutivas construidas gracias a ese tipo de fósil. Por poner unos ejemplos de esto, sabemos que, según los datos de que se dispone, los Artiodáctilos aparecen al comienzo del Cretácico. Entonces, la aparición de una oveja, o parte de ella, fósil en un estrato anterior a ese período, haría revisar toda la teoría actual sobre la historia evolutiva de los Ungulados. Segundo caso: El roedor más antiguo registrado corresponde al Paleoceno de Norteamérica. En Europa y Asia no aparecen roedores hasta el Eoceno inferior. A lo largo del Eoceno medio y superior se desarrollan faunas endémicas de Roedores en Europa, Asia y América; pero esta teoría caería por tierra si acaso apareciesen roedores fósiles en estratos del Carbonífero, por ejemplo.

La adaptación como estado

Podemos confundirnos al utilizar este concepto, pues es posible hablar de “Adaptación” aplicándolo a un estado, a una estructura o a un proceso. Su utilización en los tres casos es correcta. Puesto que en la anterior entrada hablé de la adaptación como estructura, quiero ahora hablar de la adaptación como estado, referida a individuos.

EL FRUTO EN BAYA PERMITE LA DISPERSIÓN
DE SEMILLAS POR PARTE DE ANIMALES COMEDORES DE FRUTOS

¿Qué entendemos por individuo adaptado?. Es una opinión personal, repito, pero cuando hablamos de un individuo adaptado estamos hablando de un individuo vivo. Incluso cuando nos referimos al pasado, el individuo en cuestión estaba vivo en el tiempo en que lo definimos como adaptado. ¿Es suficiente esa condición de estar vivo? No, aunque no faltó quien dijese que si es un individuo adulto, está adaptado por definición, pues ha superado la actuación de la Selección Natural que actúa en las fases juveniles. Esto es erróneo. La Selección Natural actúa en fases anteriores a la reproducción, que suelen ser fases juveniles, pero alcanzar el estado reproductor no indica estar adaptado. Un individuo vivo ha de reunir más condiciones para que lo consideremos adaptado. 

En muchos casos, la adaptación aparece considerada como un carácter cualitativo. Según esta opinión, un individuo está o no está adaptado, no existiendo grados de adaptación. Pero Darwin habló de “los más adaptados”. Es decir, para él, dentro de los adaptados existen graduaciones, habiendo los “más” adaptados frente a otros que, por tanto, han de estar “menos” adaptados. Para Darwin, padre del concepto, es un carácter variable entre los individuos de una población.

LAS COLORACIONES CRIPTICAS  AYUDAN
AL CAMUFLAJE

De todos modos, no debemos olvidar que, siguiendo a Darwin, conocemos a los adaptados a partir de los reproductores en cada generación, pues se reproducen con mayor frecuencia que otros que, por tanto, están menos adaptados. Son aquellos que transmiten sus genes en mayor frecuencia a la generación siguiente y así, en cada generación, los genes presentes en los individuos que la forman, han sido componentes de los adaptados de la generación anterior. Gracias a esa reproducción diferencial, los genes reponsables de los caracteres adaptativos irán aumentando de frecuencia a lo largo de las generaciones y,  por eso, el factor reproductivo ha de ser tenido en cuenta a la hora de definir la adaptación como estado.

En pocas palabras, el individuo adaptado es el que vive y se reproduce, transmitiendo, de este modo, sus genes a la generación siguiente. Hay una importante salvedad, y es que los hijos necesariamente han de ser fértiles. De no ser así, en ellos terminaría la historia biológica de la población de la que forman parte. Según este modo de ver las cosas, riguroso pero ajustado a lo cierto, un individuo viene a ser como el puente por el que pasan los genes desde sus progenitores a sus hijos. Y así permanentemente. Si un individuo no se reproduce, en vez de ser vía de paso para los genes, sería como un camino terminal para ellos. Encuentro acertada esta comparación.

LAS POBLACIONES ANUALES DE AMAPOLAS,
SON UN BUEN EJEMPLO DE POBLACIONES ADAPTADAS

A principios del siglo XX, la biología comenzó a considerarse de un modo integrador, de modo que los individuos se estudiaron como formando parte de unidades más amplias que lo que puedan ser las poblaciones. Se pensaba en ecosistemas y las poblaciones eran vistas como entidades biológicas  diversas integradas en ellos.

¿Cómo definir a los individuos adaptados según este criterio? De acuerdo con los nuevos conceptos, un individuo está adaptado a un hábitat determinado cuando es capaz de interactuar con su entorno de modo que puede reproducirse en él y tener hijos fértiles. Atención a esto, pues no se define la adaptación como algo absoluto propio del individuo, sino relativo, pues hablo de adaptación “a un hábitat”, lo cual no quita que ese mismo individuo esté o deje de estar adaptado a hábitats diferentes.

POBLACIONES DE LAVANDA
MONTANCHEZ, EXTREMADURA

En este sentido, existiría una zona geográfica, más o menos amplia y con variables ambientales, dentro de la cual los individuos pertenecientes a una población estarían adaptados. Esta zona viene a corresponder con el área geográfica de distribución de esos individuos. En los bordes de esta zona, existe otra, casi rodeándola, en la cual los individuos viven de modo precario, y no son capaces de reproducirse. En esta banda periférica, las condiciones varían de manera gradual y ya no permiten la adaptación de esos seres en cuestión, aunque puedan vivir en ella con efectos biológicos limitados.

¿Por qué insisto en el hecho de que un individuo adaptado tiene que tener hijos fértiles? Repito lo dicho en otra ocasión. Los individuos han de participar en la formación de la generación siguiente y, salvo casos que comentaré, la única forma de hacerlo es reproduciéndose. Cuando los individuos están adaptados, las poblaciones son independientes de la actividad humana y se reproducen por sus propios medios. Como ocurrió antes de nuestra aparición en el mundo de los seres vivos.

Las fotos de amapolas y lavandas son de Demetrio Fernández Vaquero, a quien agradezco su ayuda.

Visitar la página de Demetrio Fernández Vaquero

La adaptación como estructura

Entre los seres vivos, una adaptación es cualquier tipo de estructura hereditaria que hace que sus poseedores, en comparación con los que carecen de ella, tengan más hijos. Cuando hablo de estructura, no sólo me refiero a morfologías especiales, también a cadenas bioquímicas de síntesis o de degradación. Tras una coloración, que suele ser adaptativa, hay una reacción bioquímica.

PICOS ADECUADOS PERMITEN
COMER DETERMINADAS PRESAS

La condición de ser hereditaria está muy relacionado con el concepto de adaptación que vengo comentando en estos últimos artículos. Existen genes responsables de ella y, al conferir mayor éxito biológico a sus poseedores, esos genes pasarán a la generación siguiente con mayor frecuencia que los responsables de la ausencia del carácter. En este sentido, éxito biológico se entiende como capacidad (comparativa) de tener mayor número de hijos fértiles o, dicho de otro modo, capacidad de dejar más copias de los propios genes en las generaciones siguientes.

lAS PLANTAS CON ESPINAS SE DEFIENDEN
DE PREDADORES

Si hablamos de una población limitada por sus recursos a 1000 individuos, este tamaño fluctuará poco a lo largo de las generaciones. Si en la generación siguiente hay algunos más, será debido a que unos progenitores tuvieron más hijos y, por tanto, dejaron más copias de sus genes que los individuos que tuvieron menos hijos. Puede ocurrir que en la generación siguiente haya menos de mil, será porque algunos se han reproducido menos, pero ¿qué ha ocurrido ahora con aquellos que antes lo habían hecho con mayor éxito? Tal vez siga ocurriendo de ese modo en términos de descendencias individuales. Ese mayor número de hijos puede ser debido a algo, que además es hereditario. En caso de ser así, los genes responsables de la estructura que contribuye al incremento de hijos irán aumentando de frecuencia en la población. Esas estructuras, tal como lo estoy comentando, están favorecidas por la selección natural y por tanto, y de acuerdo con Darwin, son adaptaciones.

¿Podemos conocerlas? Algunas sí, pues es sencillo deducir su contribución al éxito reproductivo de sus portadores. Por ejemplo, las que incrementan su viabilidad, sus mecanismos de defensa en fases juveniles, las que los defienden mediante diversas estructuras y mecanismos. Y un sinfín más de ellas. En otros casos no es tan sencillo reconocerlas y, en la mayoría de los casos, nos resultan completamente desconocidas.

ESTA RAYA QUEDA CAMUFLADA
GRACIAS A SU COLORACIÓN

¿Qué “ve” la Selección Natural cuando actúa?? Es decir, ¿cuál es la unidad sobre la que actúa? Parece no haber duda de que es el individuo, aunque hay veces en que parece que sea la población la seleccionada, pero en este caso, mediante una actuación sobre los individuos que forman parte de ella. Hay situaciones en las que está claro que la Selección Natural actúa sobre genes concretos (En casos de letalidad, el individuo muere debido a la presencia de un solo gen).

En cada generación, la Selección Natural actúa favoreciendo a los reproductores que darán lugar a la generación siguiente, no tiene visión ni tendencia a largo plazo. No obstante, podemos ver tendencias evolutivas en el registro fósil. ¿Es esto un contrasentido? Para nada. Los ambientes cambian muy lentamente. En estos casos, la selección puede ir favoreciendo los mismos rasgos en cada generación, de modo que el carácter seleccionado podrá irse acentuando. Puede parecer que existió una tendencia evolutiva cuando, en realidad, lo que hubo fue una constante acción selectiva ciega en una misma dirección a lo largo del tiempo.

Resumiento, consideramos adaptaciones a aquellos caracteres hereditarios que confieren a sus poseedores la capacidad de tener más hijos fértiles en relación con los que tienen los individuos carentes de tales caracteres. En este sentido, la adaptación se define como un concepto comparativo y estadístico.

Unidades en biología

Antes de nada, quiero definir qué entiendo por unidad, de modo que cuando me refiera a ella se sepa de qué hablo. En biología, entiendo como unidad de una función a la porción más pequeña que, por sí sola, es capaz de realizarla. A veces resulta sencillo determinar qué entidad es la unidad, en otros casos, la determinación no está exenta de controversia.

En los seres vivos son muy importantes sus pautas metabólicas, cada una de ellas regidas por diferentes pasos o funciones. La unidad de función está admitido que es el gen, cuya primera actuación dentro de la célula en la que actúa consiste en determinar la presencia de una proteína de la que lo consideramos responsable. Siempre, tras una cadena proteica está la actuación de un gen, que está detrás de su síntesis y, por consiguiente, de su presencia en la célula. Si el gen no funciona, por mutación u otras causas, esa proteína estará ausente en la célula y esa ausencia puede causar trastornos metabólicos, que en muchos seres vivos pueden llegar a ser letales y en humanos conocemos como enfermedades.

UNIDAD ESTRUCTURAL

Si pensamos en la unidad estructural, hemos de pensar qué queremos decir. Considero que es la porción más pequeña capaz de realizar las funciones propias de los seres vivos (nacer, crecer, reproducirse y morir) con total autonomía, dependiendo del medio para obtener de él los nutrientes necesarios, pasa habitar en él y donde expulsar sus deposiciones. En este caso, la unidad es la célula.

UNIDAD ESTRUCTURAL

Todos sabemos que hay todo un mundo de seres unicelulares, en los que no está clara la distinción entre animal y vegetal, y que realizan todas las funciones propias de los seres vivos. Tal vez de modo rudimentario, comparando su modo de actuación con el nuestro, pero tan evolucionados como nosotros, pues ambos hemos sufrido las mismas actuaciones adversas por parte de la selección natural, y todos las hemos superado.

Los seres pluricelulares representan otro grado más complejo de organización, pues están estructurados por muchas células, con reparto de trabajo entre ellas, adquisición de morfologías específicas e, incluso, agrupamientos en órganos especiales. Todo esto se da en los seres formados por muchas células, con órganos que realizan funciones concretas que benefician a la totalidad del individuo. Sólo las hojas realizan la función clorofílica, que beneficia al árbol en su totalidad. Sólo el corazón bombea sangre, actuación de la que se aprovecha el resto del organismo.

UNIDAD REPRODUCTORA

¿Y cuál es la unidad en este caso? Depende y vamos a verlo. Estos individuos tienen una vida propia, y para desarrollarla no precisan ayuda de ninguna clase. Nacer y crecer son actuaciones propias del individuo que solo le benefician a él. La reproducción es otra cosa, pues es una función propia de la especie, pero que la realiza el individuo. Si la especie se mantiene en un lugar, es porque los individuos que habitan en él se reproducen y tienen hijos fértiles. 
En el caso de nacimiento y crecimiento, la unidad biológica está representada por el individuo. Pero cuando hablamos de la reproducción, el concepto de unidad es diferente. Si nos fijamos en animales con separación de sexos, la unidad es la pareja, como ocurre en vertebrados, la mayoría de insectos y muchos más. En plantas hermafroditas, la unidad es el individuo, a no ser que existan autoesterilidades.

Para un biólogo, el mundo de la reproducción de los seres vivos, hablo de vegetales y animales, es un mundo apasionante pleno de diversidad y peculiaridades. Casi cada grupo posee su estrategia peculiar, con hermafroditismos o separaciones de sexos, sincronismos o no, morfologías complementarias consecuencia de coevoluciones, etc. Todo un mundo que, a fin de cuentas, explica que un manzano aislado produzca fruto y un cerezo en esas condiciones, sea incapaz de producirlo, necesitando la presencia cercana de otro. Casos todos curiosos, diversos y que nos hablan de las diferentes estrategias de las especies para conseguir realizar con éxito una función vital para ellas, como es reproducirse y evitar su extinción.

UNIDAD REPRODUCTORA

Con independencia a la modalidad que sea, lo que ocurre es la unión de dos núcleos procedentes de dos células. Una de ellas es móvil y portadora de una dotación cromosómica, a la que llamamos genoma. La otra célula, sedentaria, en su núcleo posee otro genoma y en su citoplasma lleva todos los orgánulos celulares necesarios para que, una vez fecundada, tenga vida autónoma. En una gran diversidad de casos, al final la unidad puede ser o bien la pareja, o el individuo, dependiendo de si los gametos han sido formados por dos individuos diferentes o por uno solo.

UNIDAD EVOLUTIVA

Existe otra actividad biológica, que es la evolución. Su unidad es la población. Ésta, la población, es la depositaria de un amplio conjunto de genes y alelos presentes en los individuos que la componen. La actuación de la selección natural se centra en la reproducción, que es el punto de origen de una nueva generación. Es en esa fase cuando la selección puede ir modificando la presencia relativa de los diferentes alelos, que es lo que, a largo plazo, conocemos como evolución. A grandes rasgos, su actuación consiste en favorecer a unos individuos para que tengan más descendencia que otros. En esta actuación, los genes determinantes de los caracteres favorecidos también salen beneficiados. Por eso, y porque esto ocurre entre individuos diferentes, la unidad de evolución es la población, en el sentido de que es la entidad biológica más pequeña que evoluciona.

Un mirlo blanco

En estado libre, el mirlo macho es negro con el pico de color naranja. Tiene un bonito canto. La hembra posee color pardusco. Este es el aspecto que presenta en la naturaleza. Quienes nos dedicamos a la genética, denominamos “salvaje” a dicho aspecto, sin que tal adjetivo tenga nada que ver con actitudes agresivas. Cuando nos referimos a plantas con el aspecto que presenta en el monte, decimos que tienen aspecto “silvestre”.

MIRLO BLANCO

Coloquialmente, usamos la expresión “ser un mirlo blanco” para referirnos a un ser extremadamente raro y bueno. En este caso, no utilizo el adjetivo “raro” como sinónimo de malformado o monstruoso, me refiero a infrecuente. También hay personas que creyéndose muy singulares, se creen merecedoras del apelativo de mirlo blanco. ¿Es raro el mirlo blanco? Realmente sí lo es, aunque en cautividad han aparecido algunos con muy poca frecuencia.

En biología no existe el color blanco. Me explico. No existen pigmentos de ese color. Las estructuras blancas, como pétalos, pelos, plumas y similares, presentan dicho color, virtual, como consecuencia de la difracción de la luz cuando atraviesa paredes transparentes que encierran cavidades vacías. Es el caso de nuestras canas, pues los cabellos ya no poseen en su interior la melanina que les daba color. Con la edad deja de formarse y los cabellos son similares a tubos vacíos que difractan la luz, lo que genera su aspecto blanco. Lo mismo ocurre con flores, pues en este caso la luz atraviesa vacuolas carentes de pigmento y, como consecuencia, aparece el aspecto blanco.

En el mundo de los seres vivos, el color blanco (recordemos que no es debido a pigmento alguno), puede ser debido a diversas causas. O bien porque no hay pigmentos, (entonces al individuo se le llama albino), o bien, porque sintetizándose los pigmentos, fallan los mecanismos bioquímicos encargados de llevarlos a los órganos a los que estaban destinados. Los individuos albinos suelen poseer los ojos rojos debido a que en ellos se manifiesta el color de la sangre que riega sus pupilas y también tienen la piel sonrosada por el mismo motivo, la sangre que riega las capas internas de la piel.

ALBINO

En el hombre, la frecuencia de personas albinas ronda un nacimiento por cada 20.000, una frecuencia digna de ser tenida en cuenta. Hay diversos tipos de albinismo y casi todos ellos generan defectos de visión. Además, los individuos albinos tiene diversas alteraciones en su salud.

En la antigüedad, los albinos estaban muy mal considerados, pues se decía de ellos que tenían relaciones diabólicas. Por eso, en una familia representaba una desgracia el que naciese un niño albino. También en la actualidad, existen tribus en las que los albinos no han mejorado su consideración.

COPITO DE NIEVE

Todos conocemos personas albinas. En cuanto a animales, recordamos al gorila albino del zoo de Barcelona, Copito de nieve, y hay múltiples seres blancos de diversas especies, así como plantas con flores de ese aspecto. Una mutación (de laboratorio) que genera ojos blancos en la mosca del vinagre, ha aportado mucha información genética, interesante también para el hombre. ¿Hay albinos en estado natural? Depende. Hay animales blancos, como la mariposa de la col, así como plantas con flor blanca, como es el caso de muchos frutales. Son seres con una particular biología que le permite ese color, no exento de ahorro bioquímico al no tener que sintetizar pigmentos. 

MOSCA DEL VINAGRE CON
OJOS BLANCOS

Pero guiado solamente por criterios evolutivos, me atrevo a responder que la carencia de color no es una característica buena. Esto requiere que me explique, claro. La coloración de los animales les sirve para varios fines, uno de ellos es el de camuflarse. La coloración salvaje, propia de cada especie animal, es la que también le confiere cualidades crípticas, que le llega a ocultar porque le permite confundirse con el entorno en que vive. (En edificios religiosos, la cripta también es una cavidad oculta. Ambos términos tienen la misma etimología).

Pensemos en diversos animales salvajes que hemos visto en paseos por el monte. Si se los hemos indicado a acompañantes, o si son ellos, los que nos los hacen ver, siempre se tarda un tiempo en distinguirlos de su entorno debido a que la coloración críptica les hace confundirse con su entorno. En esos casos, pasan desapercibidos con tal de no moverse. Pensemos en un erizo ovillado entre hojarasca, un zorro acurrucado al pie de un árbol en otoño, un lagarto entre piedras y en muchos otros ejemplos. Siempre el escamoteo frente a los predadores está en función de la capacidad de la posible presa de pasar desapercibida.

EN ESTE TRONCO HAY UNA MARIPOSA NOCTURNA
NO LA VEMOS POR SU COLORACIÓN CRÍPTICA

Creo que en la naturaleza nacen seres albinos, con la frecuencia que sea, pero que nada más iniciar su vida individual, son presa fácil de sus predadores. Por eso es muy difícil que alcancen el estado adulto. Yo diría imposible. Nunca he visto un albino adulto en su posible entorno natural.

En cautividad es diferente. Los cuidados que reciben esos seres raros son grandes, y están completamente protegidos de posibles predadores. Ahí sí que son posibles los mirlos blancos. En estado salvaje, y adultos, creo que no encontraremos ninguno.

Canto de mirlo en libertad