Darwin: El genio de los orígenes
Tres son las grandes teorías que unifican la biología como ciencia y que por lo tanto son aplicables a todos los seres vivos: la teoría celular, la teoría genética y la teoría evolutiva. Esta última formulada con éxito por el naturalista británico Charles Darwin. El 2009 se celebró un doble aniversario. 200 años del nacimiento de Charles Darwin y 150 años de la publicación de "El origen de las especies", la obra más famosa de este gran naturalista inglés.
¿Quién fue Charles Darwin?
Charles Darwin (1809-1882) fue un naturalista inglés del siglo XIX. Es famoso por haber planteado que todas las especies tienen antepasados comunes con otras especies y por haber proporcionado suficiente evidencia de ello. Darwin afirmó que las especies no han sido las mismas durante la historia de la Tierra, sino que han cambiado, adaptándose a los cambios sufridos en el entorno. Esto en si constituye el hecho evolutivo. Sin embargo, Darwin no se limitó a mostrar evidencias de la evolución sino que presentó una teoría que explicase lo que generaba este cambio. El mecanismo que propuso Darwin lo denominó "selección natural", y a él llegó también otro inglés llamado Alfred Russell Wallace.
El principal merito de Darwin fue proporcionar una explicación natural para las adaptaciones de las especies, como alternativa al diseño divino. Como resultado de esto, el origen y la configuración de las especies desde su época se pueden explicar por la razón humana sin recurrir a agentes sobrenaturales. Darwin extendió la revolución copernicana a la Biología.
El camino que llevaría a Darwin a generar la teoría evolutiva se inició con un viaje alrededor del mundo que duró casi cinco años (27 de diciembre 1831- 2 de octubre de 1836). En este el observó la diversidad biológica y la distribución de las especies alrededor del mundo. También recolectó fósiles e hizo observaciones de tipo geológico. Luego en casa, siguió trabajando en el tema hasta publicar su famosa obra El origen de las Especies, en 1859.
Darwin también hizo aportes en otros aspectos de la biología. Estudió la forma como se fertilizan las orquídeas, las adaptaciones y formas de crecimiento de las plantas trepadoras, el papel de las lombrices en la formación del suelo fértil, la expresión de las emociones en los animales y el hombre, y la variación de las plantas y animales bajo domesticación. Darwin también incursionó en la ciencia de la geología al estudiar la formación de los arrecifes de coral y hacer análisis de la geología de algunas regiones de Suramérica.
¿Fue Darwin quién propuso por primera vez que las especies evolucionan con el tiempo?
No. Las ideas evolutivas existen desde la época de los antiguos griegos, como es el caso de Anaximandro de Mileto (610 a.C. -546 a.C.). Ya en la era común (o después de Cristo), el conde de Buffon, el francés George Louis Leclerc (1707-1788), famoso por haber descrito muchas especies vegetales y animales, admitía cierto cambio o transformismo dentro de las especies. Quien abonó el camino a las ideas evolutivas modernas fue el naturalista francés Jean Baptiste Lamarck (1744-1829). Este conde francés propuso que las especies evolucionaban por el uso o desuso de sus órganos, lo cual recibió el nombre de "herencia de los caracteres adquiridos". Hoy sabemos que la explicación dada por Lamarck era incorrecta. Lo sabemos gracias a los conocimientos modernos sobre la genética y el mecanismo de la selección natural.
En 1825 el geólogo francés George Cuvier, publicó un trabajo en el que describía muchas especies animales conocidas solo por los fósiles. Cuvier afirmó con razón que si las rocas antiguas y los fósiles que contiene se ordenan de las más antiguas a las más recientes, se muestra que las faunas han cambiado notablemente en el transcurso del tiempo geológico. Cuvier fue el primero en darse cuenta que tipo de animales eran los dinosaurios, y también fue el primero en catalogar a los pterodáctilos -conocidos por los fósiles- como un grupo de reptiles voladores, hoy inexistentes. Cuvier también afirmó que especies como los perezosos gigantes, mamuts, dinosaurios y pterosaurios se habían extinguido. Esta idea era incómoda para muchas personas religiosas que consideraban que Dios no permitiría que una de sus creaciones llegara a extinguirse. Hoy a Cuvier se le considera el padre de la paleontología.
Como podemos ver, en tiempos de Darwin, la idea de un mundo con faunas cambiantes no era nueva. Sin embargo, no había una teoría sólida que explicase como las especies habían cambiado. La genialidad de Darwin consistió en compilar muchas evidencias directas e indirectas sobre el hecho de la evolución y en hallar un mecanismo que la permitiese: la selección natural. Dentro de las evidencias directas tenemos el registro fósil, y como indirectas está el estudio comparado de la anatomía, fisiología y embriología de diferentes especies, la distribución geográfica de las especies fósiles y actuales, y más recientemente el estudio de las secuencias de ADN y proteínas, entre otras.
¿Qué fue exactamente lo que propuso Darwin sobre la evolución?
Cuatro son las principales ideas que Darwin propuso en "El origen de las Especies". Primero, que la vida en la Tierra es muy antigua; segundo, que las especies no han sido las mismas durante la historia de la vida en la Tierra, sino que han cambiado; tercero, que la selección natural es un mecanismo propio de la naturaleza que se encarga de adaptar las especies a sus ambientes generando la evolución de las especies, y cuarto, que todas las formas de vida comparten un antepasado común en el inicio de la vida en el planeta. Es importante aclarar en este punto que Darwin no trató sobre el tema de la aparición de la vida, o abiogénesis, como creen muchas personas.
La siguiente gráfica resume las principales explicaciones que cambiaron antes y después de Charles Darwin
Los resultados del trabajo de Darwin pueden agruparse en dos teorías: la Teoría de la selección natural y la teoría de la ascendencia común o de la descendencia con modificación.
La Teoría de la descendencia con modificación dice:
-Todos los seres vivos han evolucionado desde uno o unos pocos tipos simples de organismos.
-Las especies actuales evolucionan desde especies pre-existentes.
-La aparición de las especies es gradual y tarda mucho tiempo en producirse.
-Las jerarquías taxonómicas de rango superior (géneros, familias, órdenes, subclases, clases,..) reflejan la evolución de la vida y son evidencia de la evolución de las especies a partir de ancestros comunes.
-Cuanto mayores sean las similitudes entre taxones, mayor será la relación que existe entre ellos y menor su divergencia en el tiempo.
-La extinción de las especies es resultado de la competencia entre las especies o a cambios en el medio a los cuales no pudieron adaptarse. Por ejemplo: cambios climáticos.
-El registro geológico es incompleto. La ausencia de formas de transición se debe a estas lagunas en el mismo.
La Teoría de la selección natural dice:
-El número de individuos en las poblaciones tiende a incrementarse de forma geométrica.
-Dicho número, no obstante, suele permanecer estable porque el ambiente tiene recursos limitados y, por tanto, solo una fracción de la descendencia sobrevivirá y se reproducirá con éxito.
-Aquellos que sobreviven y se reproducen difieren de aquellos que mueren, porque los individuos en una población no son idénticos debido a la variación heredada.
-La probabilidad de sobrevivir y reproducirse determina qué variaciones serán las que perpetuarán la especie.
-La selección natural resulta de la acumulación de caracteres heredables ventajosos, eliminando aquellos que son desfavorables.
¿Qué científicos influyeron en Darwin para que estructurara la teoría de la evolución?
Aparte de los ya mencionados, Leclerc, Lamarck y Cuvier, el geólogo y amigo personal de Darwin, Charles Lyell (1797-1895), influyó en gran manera en las ideas del naturalista británico. Lyell fue uno de los fundadores de la geología moderna. Lyell propuso en su obra "Principios de geología" que los fenómenos que hoy en día modelan el mundo, como la erosión, el vulcanismo, los terremotos y las inundaciones también lo habían hecho en el pasado. Antes de llegar a formular la teoría de la evolución, Darwin leyó su obra mientras hacía su famoso viaje alrededor del mundo. El uniformitarismo propuesto por Lyell traía como implicación que la edad del planeta era inmensa, pues el tiempo requerido para que la erosión de la lluvia y el viento erosione una montaña es vastísimo. Lyell le proporcionó a Darwin el tiempo - un factor necesario para que pudiera darse la evolución. Las dataciones radiométricas del siglo XX le darían la razón a Lyell y a Darwin sobre la antigüedad de la Tierra, y la edad de los fósiles hallados en los estratos rocosos.
Un economista que influyó a Darwin fue Thomas Robert Malthus, quien publicó un ensayo sobre el crecimiento de la población la población humana crece en progresión geométrica, mientras que los recursos de subsistencia lo hacen en progresión aritmética. Así, llegará un punto en el que la población no encontrará recursos suficientes para su subsistencia. Al leerlo el naturalista británico se dio cuenta que este principio no solo se aplica a las poblaciones humanas sino también las poblaciones de todos los organismos. Esto fue la primera observación que lo llevaría a formular la teoría de la selección natural.
¿Fue Darwin quien dijo que todo se originó por el Big-Bang?
No. Usualmente la gente confunde la evolución del universo con la evolución biológica. Darwin se ocupó solamente de la evolución biológica. La teoría del Big Bang fue elaborada hasta el siglo XX como consecuencia de la solución de las ecuaciones de campo de Albert Einstein sobre la relatividad general. Los científicos que hicieron aportes en este campo fueron Alexander Friedman, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson y Arthur Geoffrey Walker. Pero esto ya es otro tema.
¿Dijo Darwin que descendemos del mono?
Primero aclaremos que se quiere decir por "mono". El término mono no significa para todos lo mismo, pues mientras para algunos es aplicable a todos los primates, para otros solo se refiere a unos pocos, como los monos americanos (mono ardilla, mono araña, etc.), monos del viejo mundo (macacos, papiones, geladas, langures) y simios (gibones, orangutanes, gorilas, bonobos y chimpancés). Este segundo significado se explica ya que hay primates que en términos corrientes no serían llamados monos, como los lémures, gálagos, tarseros y el extraño aye-aye de Madagascar. Los biólogos usan más el segundo significado cuando lo utilizan para comunicarse con la gente.
Volviendo al punto de si descendemos del mono, Darwin nunca afirmó que los humanos desciendan de una especie de mono actual como el chimpancé o el macaco Rhesus, lo que si afirmó es que tanto los humanos como los monos actuales comparten un antepasado común en el pasado remoto del cual todas las especies de monos de hoy y el hombre descienden. Sin embargo, si este lejano antepasado fuese visto por cualquier persona esta no dudaría en calificarlo como un "mono". Por lo tanto, el antepasado común de los humanos, orangutanes, monos araña, capuchinos y demás monos luciría como un mono. Esto hace que la famosa expresión "descendemos del mono" sea cierta, pero debemos aclarar que se trata de una especie de mono ya extinta, a pesar que a muchas personas este hecho les hiera su susceptibilidad.
Cabe recordar que cualquier especie comparte un antepasado común con cualquier otra, solo que ese ancestro común puede estar relativamente cercano o muy lejano en el tiempo según con quien se compare. Por ejemplo, el hombre con el gorila comparte un antepasado común, de igual manera que comparte un ancestro común con el ratón. Pero, el último antepasado común del humano y el gorila vivió hace 14 millones de años aproximadamente, mientras que el último ancestro común entre los humanos y los ratones vivió hace 60 millones de años aproximadamente.
Darwin afirmó fue que el hombre está más relacionado con los monos de África y Asia que con los de América y que desciende del linaje de los primeros. En su libro El Origen del Hombre, leemos:
Al formar sobre este punto juicio relativo al hombre, debemos estudiar con algún detenimiento la clasificación de los simios. Esta ha sido dividida por casi todos los naturalistas en el grupo catarrino, o monos del antiguo continente, caracterizados como de su nombre se deduce, por la peculiar estructura de las ventanas de su nariz y tener cuatro premolares en cada maxilar… Ahora, bien, el hombre, sin género alguno de duda, por su dentadura, estructura de los orificios nasales y varios otros respectos, pertenece a la división de los catarrinos o del antiguo continente… Resulta, pues, por consecuencia, que el hombre es una rama del árbol simio del antiguo continente, y que desde el punto de vista genealógico se le debe colocar en el grupo catarrino.
El Origen del Hombre. Página 190. Capítulo 6.
"Estos [los monos] se separan entonces en dos grandes ramas, los monos del nuevo mundo y los del antiguo mundo; y de estos últimos, finalmente, es de donde en remontísima época provino el hombre, maravilla y gloria del universo."
El Origen del Hombre. Página 205. Capítulo 6.
Es importante aclarar que la biología actual acepta esto no porque lo dijo Darwin, sino por la abundante evidencia anatómica y genética. Como evidencia genética se puede mencionar la similitud que hay de las secuencias de ADN mitocondrial las cuales pasan de una generación a otra por el linaje materno.
Los resultados de este análisis muestran que los chimpancés son la especie viva más cercana al hombre, y los neandertales -especie humana ya desaparecida - es la especie extinta más cercana a nosotros.
Es notable que Darwin al estudiar las características anatómicas de los grandes simios africanos, los chimpancés y los gorilas, haya predicho que en África se encontrarían los fósiles de antepasados de la especie humana. Él no vivió para verlo, pero en 1925 Raymond Dart hallaría los primeros restos de un australopiteco, un género de primates extintos que aunque tenían un cerebro del tamaño similar al de los chimpancés caminaba de forma bípeda como nosotros. Después del Australopithecus africanus encontrado por Dart vino el descubrimiento de muchas otras especies que han ayudado a esclarecer los orígenes humanos, y sin duda a confirmar que somos una especie de primate que ha sufrido un proceso evolutivo al igual que las demás especies que hay sobre la Tierra.
Otro aspecto relacionado con esta pregunta es la objeción hecha por muchas personas que preguntan porque si el hombre desciende del mono, porque aún hay monos y no todos han evolucionado en humanos. Esto demuestra que la mayor parte de la gente desconoce como realmente opera la evolución biológica. Primero, no existe una tendencia que obligue a todas las especies a transformarse en otra, pues usualmente las nuevas especies se forman de poblaciones aisladas en las que la selección natural o la deriva genética pueden formar una nueva especie. Segundo, cabe recordar que como resultado de la evolución las especies están adaptadas en el medio en el que actualmente las encontramos. Así vemos que en África occidental los monos cercopitecos están adaptados a alimentarse principalmente de los frutos de los árboles, mientras qué el colobo rojo está adaptado para alimentarse principalmente de hojas de los árboles. Nada los obliga a evolucionar en humanos, simplemente la selección natural permite que los individuos con las mejores características al medio (los árboles de la selva húmeda y sus recursos, en este caso) sobrevivan y dejen más hijos. Hijos que por supuesto tendrán genes eficaces para ese medio.
El registro fósil nos muestra que en medio de un cambio climático ocurrido hace unos 5 millones de años la parte oriental de África pasó de selvas arboladas a zonas abiertas con árboles aislados y en ese medio aparecieron unos simios bípedos que hoy conocemos como Ardipithecus y Australopithecus, antepasados de los humanos. De no haberse dado ese cambio climático y toda África fuera de costa a costa una gran selva húmeda quizás la especie humana no estaría aquí.
¿Qué es la selección natural?
La selección natural es un proceso de la naturaleza que es el responsable de la adaptación de las especies a su medio. La selección natural es resultado de la reproducción diferencial -unos organismos dejan más descendencia que otros- debido a que tienen ciertas características que le permitieron sobrevivir en la naturaleza. Estas características genéticas favorables pasan a su progenie. En términos más simples, la selección natural consistente en la supervivencia y la reproducción entre genotipos diferentes, o hasta en genes diferentes, en lo que podríamos llamar el éxito reproductivo. Un genotipo es un grupo de organismos que comparten un conjunto genético específico.
La selección natural actúa sobre la diversidad genética existente. Y esta diversidad es causada por la mutación (un mecanismo que Darwin desconocía, y que fue comprendido hasta después de establecida la genética como ciencia).
Las adaptaciones de los seres a su medio se deben a la selección natural. El siguiente ejemplo, hecho sobre el camuflaje de una especie de escarabajo, ilustra el proceso.
Con frecuencia ocurre que las personas no entienden la selección natural, y piensan que la evolución ocurre como consecuencia de la intención o necesidad de un individuo para adaptarse al medio. Las ideas del público en general se aproximan más a la idea de Lamarck que a la de Darwin. El siguiente ejemplo clarifica ambas posiciones.
Muchas personas no entienden realmente la evolución, creyendo que la evolución ocurre por el azar, desconociendo el papel de la selección natural. Muchos desconocen que la selección natural es un proceso que aprovecha las características favorables para los organismos en su contexto ecológico.
"La selección natural actuá solamente mediante la conservación y acumulación de pequeñas modificaciones heredadas, todas ellas heredadas para el ser conservado."
El Origen de las Especies. Pág. 128. Capítulo 4.
Darwin también notó que entre los animales existe otro tipo de competencia. La que se da por la pareja. En esta competencia los machos luchan por tener acceso a las hembras o por mantener un harén. Esto conlleva a que algunas especies muestren dimorfismo sexual - que machos y hembras tengan aspecto diferente- como los leones o los elefantes marinos. En el caso de los pavos reales, Darwin notó que las hembras prefieren a los machos con colas más vistosas a pesar que esta ornamentación también lo hace más visible ante los tigres.
En palabras de Darwin:
[La selección sexual] no depende de una lucha por la existencia sino de una lucha entre los machos por la posesión de las hembras; el resultado no es la muerte del competidor que no ha tenido éxito, sino el tener poca o ninguna descendencia. La selección sexual es, por lo tanto, menos rigurosa que la selección natural. Generalmente, los machos más vigorosos, aquellos que están mejor adaptados a los lugares que ocupan en la naturaleza, dejarán mayor progenie. Pero en muchos casos la victoria no dependerá del vigor sino de las armas especiales exclusivas del sexo masculino...
El origen del hombre y la selección en relación al sexo. Capítulo 8
¿Cómo llegó Darwin a desarrollar la teoría de la selección natural?
Darwin llegó a la teoría de la selección natural en 1838 leyendo el "Ensayo sobre el principio de población" de Thomas Malthus, economista inglés. Para esta época Darwin ya había regresado de su viaje en el Beagle. En este ensayo Malthus explicaba que las poblaciones humanas no podían crecer indefinidamente, aunque tuvieran el potencial de hacerlo porque los recursos son limitados. Darwin comprendió que todas las poblaciones -no sólo la humana- están condenadas potencialmente a exceder los recursos de los que depende su existencia. Sólo una pequeña fracción de los individuos que podrían existir, nace, sobrevive y llega a reproducirse. Según el naturalista, los organismos que sobreviven son los que se encuentran "favorecidos", para usar su propio término, por ser portadores de ligeras variaciones ventajosas.
Darwin también vio en la domesticación una analogía de la selección natural. Los criadores de animales y plantas domésticos realizan una selección, pues ellos seleccionan los organismos que desean que se reproduzcan según unas características favorables para el criador.
Darwin mismo se dedico a la crianza de palomas y estudio como se originaban diferentes razas por medio de una selección artificial. El naturalista razonó que la naturaleza hace lo mismo con las variables naturales que se adaptan mejor a su ambiente.
"Aunque existan salvajes tan bárbaros que no piensan nunca en el carácter hereditario de la descendencia de sus animales domésticos, sin embargo, cualquier animal que les es particularmente útil para algún objeto especial sería cuidadosamente preservado de las hambres y otras calamidades a las que están expuestos los animales salvajes, y estos escogidos darían generalmente más descendencia que los de clase inferior, de modo que en este caso se iría produciendo una especie de selección inconsciente."
El Origen de las Especies. Pág. 80. Capítulo 1.
"Si el hombre puede producir, y seguramente ha producido, grandes resultados con sus medios metódicos e inconscientes de selección ¿qué no podrá efectuar la selección natural?"
El Origen de las Especies. Pág. 118. Capítulo 4.
De hecho El origen inicia con una exploración de la variación animal y vegetal entre las variedades domésticas.
¿Qué es la teoría de la ascendencia común?
Una de las ideas más hermosas de Darwin, fue la de considerar todas las formas de vida emparentadas unas con otras. Tras una detallada observación biogeográfica, del registro fósil, la anatomía y embriología comparada Darwin logró dilucidar que todos los seres vivos han evolucionado desde uno o unos pocos tipos simples de organismos, o en otras palabras, que las especies que hoy existen evolucionaron a partir de otras especies del pasado.
Darwin también afirmó que muchas de las especies que habitaron la Tierra ya no se encuentran con nosotros, sino que se han extinguido. Tal extinción es resultado de la competencia entre las especies o a cambios en el medio a los cuales no pudieron adaptarse. Darwin adjudico la falta de formas de transición entre los principales grupos de seres vivos a la imperfección del registro fósil. Sin embargo, estas "lagunas" de formas de transición se han llenado con el trabajo de los paleontólogos desde sus tiempos hasta nuestros días.
Continúa en la PARTE 2
Nai Ramone