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De evolución, disparidad anatómico-funcional y el juego del mecano

Imagino que muchos de los lectores que se enfrenten a este artículo con cierta curiosidad o llamados por lo confuso del título me tildarán de “loco”. 

De evolución,  disparidad anatómico-funcional y el juego del mecanoAntes de que lo hagan les diré que lo que aquí les planteo es una crítica al pensamiento darwinista clásico.

No porque sea falaz (todo lo contrario), sino porque puede resultar incompleto si lo vemos a la luz de unos organismos muy especiales como son la fauna de Burgess Shale

Con este nombre se conoce a un grupo de organismos muy diversos y que se desarrollaron según se estima en un corto período de tiempo (entendiéndose siempre en la escala de tiempo geológico).

El modelo del llenado del barrido ecológico podría explicarse perfectamente reduciendo al máximo la teoría darwiniana convencional, recogiendo la obra del naturalista británico en la siguiente afirmación: 

“El organismo propone y el ambiente dispone”.

Como es sabido, los organismos proporcionan la materia prima en forma de variación genética (que se acaba expresando finalmente en diferencias morfológicas constatables por nosotros, humildes intérpretes del proceso evolutivo).

El cambio evolutivo se produce pues gracias a la selección natural (fuerza impulsora que rige el proceso y que podemos decir que “surgen” del ambiente circundante, tanto físico como de la interacción con otros organismos).

Si a continuación nos preguntamos acerca de la singularidad ambiental que puede engendrar tal disparidad anatómica y funcional como la que tuvo lugar en el Cámbrico, nos asalta una respuesta evidente.

Y es que en este período lo que se produjo fue el primer llenado de un barril ecológico, siendo ésta una época de oportunidades sin parangón, de tal forma que casi cualquier forma de vida (por rocambolesca que pueda resultar) podía encontrar su lugar.

He ahí que la vida radiara al espacio vacío proliferando a tasas logarítmicas.

En este bullicio, la experimentación reinaba en un mundo prácticamente libre de competencia por primera vez, puesto que apenas se conoce fauna anterior a la de Burgess Shale.
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Fósil de Wiwaxia. Este ejemplar se encuentra en el museo de la Smithsoniana.

En teoría darwiniana, la competencia es el gran regulador. Darwin concebía el mundo metafóricamente como un tronco con muchas cuñas (que representaría a las especies) apretadamente clavadas.

Así, una nueva especie únicamente puede entrar en este mundo asestando un golpe en alguna rendija y haciendo saltar otra cuña previamente establecida, pasando a ocupar su lugar (rol ecológico).

Así, la diversidad se autorregularía y de esta forma, mientras la explosión del Cámbrico iba llenando este barril iba imponiendo una condición:
 
“Todo cambio posterior tendría lugar mediante un proceso más lento de competencia y sustitución”.

Pero esta perspectiva darwiniana plantea de manera concomitante la objeción obvia a este modelo, pues la vida ha sufrido sorprendentes extinciones en masa (la del Pérmico pudo haber acabado con el 95% o más de todas las especies existentes), y hasta le fecha el fenómeno de disparidad acaecido en Burgess Shale nunca ha vuelto a ocurrir.

La vida se rediversificó después de este cataclismo, pero no surgieron nuevos filos.

Los recolonizadores de esta Tierra depauperada se mantuvieron dentro de las restricciones de unos pocos diseños anatómicos previos (actualmente no existen organismos con la anatomía de Wiwaxia, Hallucigenia ni Opabinia por citar a algunos).

¿Qué puede haber provocado esta situación?

Muchos autores defienden que esta radiación sin precedentes no puede explicarse sólo por la ecología del medio externo en que se desarrollaban estos organismos.

No aceptan que si los organismos siempre tienen el potencial para poder diversificarse de esta manera, nunca, ni siquiera una vez haya surgido un nuevo phylum desde los tiempos del Cámbrico Inferior.

Bien es cierto también que el mundo no ha estado tan vacío como después de la extinción del Pérmico o antes de la explosión del Cámbrico.

Pero algunas situaciones locales han surgido desde entonces, como nuevas tierras que emergen del mar o los continentes insulares al ser invadidos por primera vez por nuevos grupos, que aunque no son grandes barriles si son cuencos de un tamaño considerable.
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Una representación de la estructura de un colágeno.

Así, se propone como alternativa que las diferencias en las tasas y modelos de cambio evolutivo son respuestas de un sustrato material alterable (los genes) que envejece (en el sentido de que se vuelven, citando a J. W. Valentine“menos dispensadores de re-estructuraciones anatómicas importantes”). 

Así, los organismos modernos no pueden engendrar una rápida colección de diseños nuevos debido a la pérdida de plasticidad para hacerlo, pues según afirman, los genomas de las especies cámbricas serían más flexibles (que no simples).

La evolución de múltiples copias para muchos genes, muchos de los cuales codifican para variantes de una misma proteína (como el colágeno) o que divergen después en una gama de funciones relacionadas parece haber atado a los genomas en redes complejas de interacción que no serían ya fáciles de romper debido a su intrincada interrelación.

¿Se desarrollaron los organismo más antiguos con más traducción directa de gen a producto, permitiendo a estos organismos intercambiar y/o alterar partes de su cuerpo separadamente?

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Distintas Drosophila melanogaster. El genoma de una especie sería como las piezas de un mecano con las que jugaría la evolución. Estas piezas contienen las instrucciones para hacer una mosca.

Según los seguidores de esta tesis, siempre se ha considerado que las criaturas que no estaban emparentadas de manera profunda y que reaccionaban del mismo modo a un mismo estímulo, por lo general lo hacían asumiendo la existencia de alguna fuerza externa a la genética, pues para los darwinistas clásicos, los sistemas genéticos son demasiado desiguales.

Esta fuerza externa sería la única causa común plausible para explicar este problema.

Para los seguidores de estos postulados, la semejanza por convergencia evolutiva de dos especies no emparentadas frente a un problema común no se debe a que sea la mejor solución, sino a que la evolución, en su manera de operar no conoce otra manera de solucionar el problema más que con unas instrucciones fijas.

A mi me gusta comparar esta tesis con un juego de mi tierna infancia: el mecano. Así, la evolución por medio de las piezas de este “mecano” genético, antaño dio soluciones más amplias a un mismo problema común, desembocando esto en una mayor disparidad anatómica y funcional.

A lo largo del tiempo, esos organismos se extinguieron y es como si al extinguirse, la evolución hubiese perdido una serie de piezas de este particular juego con ellos, por lo que para solventar un problema común entre especies no emparentadas, no le quedará más remedio que hacerlo recurriendo siempre al mismo andamiaje, retocando tan sólo ciertos remates finales a la hora de confeccionarlo.

El invertebrado marino Terebratalia transversa es un braquiópodo con concha que existe desde hace 540 millones de años. Se encuentran en la zona intermareal baja, son escasos y suelen ser solitarios.  

Este animal en estado larvario se caracteriza por poseer una visión de forma mas parecida a como lo hacen los vertebrados que los invertebrados.

Este hallazgo ha hecho replantearse el origen de la visión y pone en duda que su origen sea tan simple y clara como hasta ahora.

Las células fotorreceptoras que se encuentran en los ojos son las encargadas de la sensibilidad de la luz y pueden ser de dos tipos: ciliadas, que parecen pelos doblados y son características de los vertebrados y las rabdoméricas, que parecen pelos rectos y son características de los invertebrados.

Lo interesante es que se ha descubierto que en los análisis de los ojos de las larvas de Terebratalia transversa se demuestra la presencia de células ciliadas que expresan fotopigmentos de opsina ciliares al igual que los vertebrados.
 
La estructura de los ojos en dicha larva, que realmente son puntos sensibles a la luz, está dispuesta en dos filas de un número variable, entre tres y ocho manchas de pigmentación, que se extiende en una línea mediolateral ligeramente anterior de la llanta dorsal del lóbulo apical, y se determinaron que estas manchas de pigmento están asociados con los fotorreceptores utilizando microscopía electrónica de transmisión (TEM) de secciones ultrafinas de la larva.

Estas células fotorreceptoras también contienen axones que se extiende desde la superficie basal de la célula.

Además se ha descubierto que en los embriones de Terebratalia transversa, que carecen de nervios y ojos, también expresan la opsina ciliar. 

De hecho encontraron opsinas en la mitad de las células de los embriones y aunque no se sabe aún cual es la función de dicha proteína en esta etapa, si pudieron comprobar que los embriones se muestran atraídos por la luz.

Es la primera vez que se encuentra la expresión de la opsina en células que no son neuronas.

Por estos motivos se puede concluir que el despliegue de fotorreceptores ciliares y rabdomericos para detectar la luz direccional no está tan claro como se pensaba, pues con los análisis realizados hasta el momento se demuestra que la expresión de la opsina ciliar no se limita sólo a los vertebrados.

Además debido a los estudios realizados en los embriones, cabe la posibilidad de que la presencia de la molécula de la opsina sea una proteína rudimentaria encargada de la sensibilidad de la luz y apareciese antes de la aparición de los ojos verdaderos.

Obra y fuentes  http://www.drosophila.es/
Creative Commons.