Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 19 de Junio, 2006, 17:22

Rosa Liascovich y Alicia Massarini, son las autoras de este artículo, parte de la compilación "La evolución y las ciencias". Son biólogas y docentes (al momento de la edición, cerca de 2001), de la carrera de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, de la Universidad de Buenos Aires. Intentaré en estas líneas hacer un resumen comentado, de un muy interesante documento.

Ante la diversidad de las formas animales y vegetales, llama la atención que una bacteria siempre produzca una bacteria, y a un pino le siga otro pino. Hay doce millones de especies sobre el planeta, actualmente. Entonces, ¿cuál es su origen? ¿existen desde siempre? ¿o han ido cambiando con el tiempo? Al parecer, hay una historia de la vida, y no siempre existieron todas las especies.

La Tierra, como planeta, se formó hace 4.500 millones de años. En algún momento, el caldo químico permitió la aparición de moléculas cada vez más complejas. Algunas se fueron agrupando, y sobrevivieron dentro de gotas, que las protegían de los cambios en el ambiente. Llegó el momento que esas agrupaciones fueron capaces de reproducirse.

Esta visión presentada por las autoras, supongo que corresponde a las ideas que se fueron formando en el siglo XX sobre el origen de la vida, ideas de las cuales Oparin fue uno de los iniciadores. Hay otras ideas sobre el origen de la vida, como la que auspicia Fred Hoyle, que afirma la llegada de la vida desde el espacio exterior, o como otras de finales del siglo XX, basadas en el aprovechamiento de otras estructuras, no en gotas aisladas.

Pero independientemente del origen mismo, una vez los organismos vivientes pudieron reproducirse, comenzó un proceso que dura hasta nuestros días. El proceso de reproducción llegó a fundarse en la herencia, mecanismo que sólo hace unos años comenzamos a desentrañar. Hoy sabemos que se basa en el ADN (ácido desoxirribonucleico) y otros artefactos celulares, y queda pendiente, en gran medida, el estudio de lo que Ian Steward llama "el segundo gran secreto de la vida", la formación de un organismo completo a partir de la información genética, tema fascinante que daría para todo un futuro "post". Agregaría de mi parte, que todo indica que la aparición del sexo, en algún momento de la historia de la vida, desencadenó toda una revolución en el proceso evolutivo.

Pero, cualquiera sea el mecanismo, la fidelidad es un pilar para éxito de la reproducción. Y aquí aparece algo curioso: además de fidelidad, también hay variabilidad. "Fidelidad y sorpresa", expresan las autoras, "ésa es la asombrosa capacidad del programa genético que respalda una historia persistente y siempre cambiante: la historia de la vida". Podríamos discutir los mecanismos de variabilidad, desde las mutaciones, hasta el intercambio genético entre individuos, pero es esa variabilidad lo que ha posibilitado la evolución que nos ocupa.

Solamente en la segunda mitad del siglo XX se ha comenzado a desentrañar la fuente de la fidelidad y la variabilidad: los genes (partículas discretas puestas de manifiesto por Mendel), residen en el ADN, según el gran descubrimientos de James Watson y Francis Crick. La estructura del ADN sirve de base para el almacenamiento y transcripción de la información que permite construir organismos. Se cita en el artículo al biólogo francés Francois Jacob: "En todos los casos, la reproducción funciona como el principio ejecutor del mundo viviente. Por una parte constituye una finalidad para cada organismo. Por la otra, orienta la historia sin finalidad de los organismos. Durante mucho tiempo, el biólogo se encontró ante la teleología como ante una mujer de la que no puede prescindir, pero en compañía de la cual no quiere ser visto en público. A esta unión oculta el concepto de programa genético otorga ahora un status legal".

En una nota al pie, se define teleología: es la doctrina filosófica que sostenía que los fenómenos no sólo están guiados por fuerzas mecánicas sino que se orientan hacia ciertas metas. Agradezco profundamente esta definición, que permite seguir el texto. El concepto de teleología lo encontré en varias obras, creo recordarlo de Monod y su "Azar y necesidad". Pero es bueno contar con definiciones, por lo menos, para tener una base para discurrir sobre un tema. Ahora, con la idea de evolución que estamos analizando, se resuelva el problema de la orientación previa: ya no hace falta apelar a esa idea.

La herencia ha estado como concepto entre nosotros, desde hace siglos. Todo ser viviente proviene de otro semenjante, pero además, el hombre conoce desde hace tiempo, el concepto de selección: la aplicado en sus animales domésticos, y en las especies a las que aplica su agricultura. El maiz, como lo conocemos, sería imposible de encontrar en la naturaleza, solamente se formó y sobrevivió gracias a la intervención de la mano humana. Pero a pesar de estos conocimientos, la sistematización de la herencia y la selección tardó en llegar.

Durante mucho tiempo se creyó, que aparte del hecho de un ser produciendo otro ser semejante, se daba también el caso de la generación espontánea. Hasta se aceptaba que cada acto de reproducción necesitaba de la intervención divina. En el siglo XVI se pensaba de esa forma. Se relacionaban esas ideas con la alquimia. Los caprichos de la creación se manifestaron en supuestos monstruos, seres fabulosos como niños con cara de rana, hombres con manos de buey, hombres lobo, sirenas y centauros.

La éxito de la física en el siglo XVII, llevó a una concepción mecanicista de la naturaleza. El Universo evidencia una cierta regularidad, que el científico pretende explicar. Ahí es cuando el naturalista sueco Carl von Linneo avanza en la clasificación de los seres. Clasificación que de alguna forma, ya había comenzado a tender Aristóteles. Pero Linneo avanzó más allá del estagirita, y comenzó a perfilarse un esquema jerárquico, donde las especies similares se hallaban cercanas en el árbol de la vida.

En dos notas de página, aparecen dos definiciones. Mecanicismo: teoría filosófica que sostiene que los fenómenos puedn reducirse a una combinación de movimientos físicos siendo por lo tanto controlados por fuerzas mecánicas. Y vitalismo: doctrina que, al contrario del mecanicismo, sostiene que los fenómenos vitales son irreductibles a los principios físicos y manifiestan la existencia de una fuerza vital que convierte a la materia en algo vivo y organizado.

El problema fue que ningún esquema mecanicista logró explicar la reproducción: ¿cómo una "máquina" puede reproducirse? ¿cómo es ese proceso? (creo que hubo que esperar a Von Neumann y el siglo XX para llegar a una respuesta a esto). El vitalismo mantuvo así, un lugar en la historia. Pero la explicación de la reproducción llevó algunos siglos más, y aún la seguimos desentrañando. Recuerdo acá, algún artículo del bueno de Stephen Jay Gould, creo que en "Ever since Darwin", donde explica las ideas que había en tiempos como el propio siglo XIX, donde se pensaba que dentro de una mujer, había un pequeño humano que luego crecía, para ser hijo, y a su vez, éste tenía el germen de otro humano en forma diminuta, y así hasta el infinito.

Un primer avance, se produjo con el abandono de la idea de generación espontánea. Antes de esto, cualquier sustancia, basura, desechos orgánicos o no, podía funcionar como substrato para la aparición de vida. Bastaba ver cómo de la carne podrida surgían moscas, para explicar esta visión. Los experimientos de los italianos Francesco Redi (siglo XVII) y Lazzaro Spallanzani (siglo XVIII) pusieron en duda el concepto de generación espontánea. Creo que hay que llegar a Pasteur, en el XIX, para dar el golpe de gracia a la idea. La aparición de la observación microscópica abrió todo un nuevo mundo a explorar, como el hecho que el semen de los machos contiene pequeños animáculos, los espermatozoides. También se descubre la existencia de los huevos en las hembras. Pero no quedó igual claro cuál era el mecanismo. Hasta se creía que la herencia no resultaba de la mezcla de huevo y semen, sino que alguno de los dos solamente actuaba de, digamos, catalizador de algún proceso desconocido. La pureza, no la mezcla, es la que permitía explicar la fidelidad de la reproducción.

Ante la pregunta de cuál de las dos simientes contiene el germen del nuevo organismo, se formaron dos escuelas: ovista y espermatista. Igualmente, no se comprendía cómo el germen se hallaba en la simiente. Una solución, de alguna forma ya mencionada, era pensar que cada organismo por nacer, ya existía anteriormente, y la fecundación solamente activaba su desarrollo. Esta es la teoría de la preexistencia: todos los miembros de una especie, estarían unos adentros de otros, desde siempre y por siempre.

Pero por más que se buscaba, las simientes no contenían seres en miniatura dentro de sí. Los defensores de esta teoría, rebatían esta dificultad aduciendo que estos seres eran demasiado pequeños para ser observados. Esta situación, la preformación y la preexistencia, subsistió durante todo el siglo XVIII.

Las observaciones microscópicas, mostraron el desarrollo embrionario. Con lo cual se refutaba la preformación (el concepto de un ser diminuto ya formado). Buffon, por su parte, trató de demostrar, de forma matemática, que no podía haber seres cada vez más pequeños, encajados en serie.

Buffon también definió de alguna forma la reproducción biológica, ligándola al concepto de especie (grupo de organismos que pueden fecundarse entre sí).

Los avances en química del siglo XIX, así como las experiencias en digestión y fenómenos eléctricos en la contracción muscular, abrieron un nuevo camino en la comprensión de la vida. Los organismos ahora, más allá de la estructura, tenían una fisiología para estudiar. El organismo se comenzó a ver como un todo.

A fines del siglo XVIII, el naturalista francés Cuvier realizó avances importantes en paleontología y anatomía. Puso de manifiesto que especies diferentes, compartían igualmente coincidencias en su morfología. Organos y huesos similares, se encontraban en especies distintas, pero cercanas en el árbol jerárquico de clasificación aceptado. Cuvier inaugura el análisis comparado de esas características. La paleontología también impulsa la idea de historia de la vida, que la diversidad biológica no fue siempre la misma. Aparece la idea de cambio. Curiosamente,  Cuvier se mantendrá en una posición fijista, que afirmaba una creación simultánea y la inmortalidad de las especies.  El naturalista francés Jean-Batiste Lamarck le opuso su idea de que los organismos podían cambiar con el tiempo. En su libro "Filosofía zoológica" de 1809, expone estos puntos:

- Los organismos se ven obligados, por el ambiente, a usar unos órganos más que otros
- Tanto por super utilización como por desuso, esos órganos de desarrollan de forma diferente
- Esos cambios en el desarrollo, adquiridos durante la vida del organismo, se transmiten a su descendencia.

Así, se van acumulando cambios de generación a generación. He aquí la idea que nos llevará, cincuenta años después, a la aparición de la evolución darwiana. Hay cambio, y se va acumulando. Otro tema tratado por Lamarck, es el origen de la vida. Afirma que la aparición de vida es producto del desarrollo progresivo de la materia. Menciona la formación de diminutas aglomeraciones semilíquidas, que se convertirían en células. Notable visión de Lamarck, que no conocía.

Lamarck también pone en la historia de la biología, otra idea que perduró: la idea de una escalera, donde los organismos evolucionan, ascendiendo, de menor a mayor complejidad. Algo que aún hoy perdura, en las explicaciones populares de la evolución. Hay también en Lamarck, un "sentimiento interno" en los organismos, que propugna ese ascenso.

Siempre se ha criticado a Lamarck por su afirmación de la herencia de los caracteres adquiridos. Según las autoras, ese punto no es el más importante de su argumentación. Destacan más el concepto de "sentimiento interno" y la influencia del ambiente. Recuerdan que este autor no es primero ni el único en proponer la herencia de los caracteres adquiridos. Al parecer, Platón la mencionaba, y hasta Darwin la incorporó en sus explicaciones.

La teoría de Lamarck generó varias discusiones en su época, y Cuvier fue uno de los que se opuso desde siempre. Fue Cuvier quien, estudiando las momias de los animales enterrados con los egipcios, descubrió que no tenían diferencias con las especies actuales, desacreditando entonces a Lamarck, que no pudo exponer muchas evidencias de su teoría. Esto hizo que Lamarck no fuera aceptado en su tiempo. Interesante punto para la historia de la ciencia: las ideas, aunque bien encaminadas, no siempre se aceptan, su triunfo depende de circunstancias que van más allá de su verdad. Igualmente, la historia nos ha mostrado que la idea al final se impuso, solamente que en un tiempo más apropiado, medio siglo después, de la mano de Darwin.

En 1859, el naturalista inglés Charles Darwin, publica su famoso libro "El origen de las especies por medio de la selección natural". Al principio de sus investigaciones, Darwin se apoya en Lamarck. Pero con el tiempo, desechó ese modelo, porque vió que no siempre la evolución era ascendente. En su libro de notas, en algún momento, dibuja un árbol que se ramifica, en forma irregular, describiendo un proceso no lineal de cambio.

Ese árbol explicaba la diversidad de la vida, pero no explicaba el mecanismo de transformación, creador de diversidad. Aquí, Darwin aprovecha para su pensamiento, varias fuentes. Su experiencia de juventud, su viaje como naturalista en el HMS Beagle, fue una de las más influyentes en la formación de sus ideas. También apeló a los conocimientos que tenían los criadores de animales domésticos. Y las ideas de Thomas Malthus, que expresaban la lucha por la existencia ante la escasez de recursos, son tomadas en cuentas por el bueno de Darwin. Las ideas del geólogo Lyell, sobre el cambio gradual en la apariencia de la Tierra, también formaron parte de sus meditaciones. Notablemente Lyell también trató el cambio biológico en sus escritos.

Algunos puntos presentados por Darwin:

- La Tierra sigue cambiando, y entonces, la vida también debe cambiar para sobrevivir.
- Los organismos de una especie, son distintos, no idénticos, existen variaciones de uno a otro.
- Los recursos limitados, y el hecho de que nacen más individuos de los que pueden sobrevivir, lleva a una lucha por la existencia.
- Los individuos que demuestran las capacidad más favorables para sobrevivir, son los que logran reproducirse.

Al aunar todos estos puntos, Darwin muestra una explicación al origen de la diversidad de la vida. Examina los distintos mecanismos de variabilidad que se le ocurren, aunque no tiene todos los elementos que recién aparecerán con la moderna genética. En cuanto a la selección, la denomina natural, en contraposición a la selección artificial que practica el hombre desde hace siglos, aplicándola a sus especies domésticas, ya sea animales como vegetales.

Ya sea porque los tiempos estaban más preparados, ya sea por lo persuasivo del argumento de Darwin, basado en multitud de observaciones, su teoría tuvo más aceptación que la de Lamarck, aunque no sin polémica, que aún continúa hoy, ya sea con variantes y refinamientos en biología, ya sea en la disputa reciente de los creacionistas americanos en pro de la educación de la idea de "diseño inteligente". En poco tiempo, se cumplirán ciento cincuenta años desde la primera publicación de sus ideas, y aún siguen las discusiones.

Cabe destacar, que en el "Origen de las especies", Darwin no se refirió a la evolución humana. Solamente trató este tema recién en 1870, cuando ya contó de alguna forma con el apoyo de parte de sus colegas. En el prólogo de esa obra, se refiere que se vió impulsado a publicarla, debido a que Wallace, un joven naturalista, había llegado a conclusiones similares a las suyas, que ya hacía un tiempo que habían madurado. Notablemente, con el tiempo, Wallace no se plegó a las ideas sobre la evolución del hombre, al que siempre consideró como una excepción en su idea de los cambios en la vida.

Con lo sorprendente que ha sido la obra de Darwin, no ha podido resolver todos los problemas planteados. El propio Darwin, en varios pasajes de la obra, reconoce la insuficiencia de alguna posición, o la falta de comprobación de algunas ideas. La más evidente es la causa y funcionamiento de la aparición de la variabilidad. En el capítulo V llamado "Leyes de la variación", propone varias soluciones a este problema, que hoy se consideran invalidadas por el conocimiento actual. Considera, entre otras, los efectos de los cambios de condiciones, el uso y desuso de los órganos, la aclimatación. En algún momento, se asombra de la reaparición, luego de algunas generaciones, de características originadas en un antepasado. Se pregunta cómo pudo sobrevivir una característica así, a la "mezcla" de generación a generación. Habría que esperar a las experiencias y conclusiones de Mendel, que aparecieron sin pena ni gloria, y fueron redescubiertas recien hacia el 1900, para entender ese caso. Mendel descubre que los "elementos" de la herencia no se "mezclan", sino que funcionan como unidades, los llamados genes, que se combinan en el sexo, para aportar características de ambos progenitores.

Justamente, la ignorancia de este proceso, permitió que un ingeniero escocés de su época, Fleeming Jenkin, atacara las ideas de Darwin. Si, al parecer, la herencia pasa de generación en generación, las variaciones deberían ir atenuándose, porque variaciones extremas, al mezclarse en la simiente, tenderían a anularse. Según Jenkin, la variabilidad se agotaría. Y sin variabilidad, la teoría de Darwin sería inviable.

Darwin reconocía ese problema. En el resumen final del capítulo V que mencionamas, escribe: "Nuestra ignorancia de los patrones de herencias es profunda".

Mientras se resolvía este tema, en 1880 las experiencias del biólogo alemán August Weismann pusieron en la picota las ideas de la herencia de los caracteres adquiridos. Durante más de veinte generaciones les cortó la cola a ratones de laboratorio. Luego, en la última generación, les dejó crecer la cola, esperando que resultara corta, pero no: fueron colas normales. No estoy seguro de la corrección de sus conclusiones, pero sirvió en su tiempo para desacreditar lo que quedaba de Lamarck, y una de las ideas expuestas por Darwin.

Fue en 1865 cuando George Mendel, un monje austríaco interesado en la botánica, publicó sus leyes de la herencia. Pero sus conclusiones fueron publicadas en una revista menor, que no tenía mucha difusión más allá de su propio lugar. Alguna vez leí que se encontró una copia de esa publicación entre los papeles de Darwin, pero parece que éste o no les dió importancia, o no llegó a leerla. Notable hecho en la historia de ciencia: nuevamente, una idea puede pasar desaparcibida o desechada rápidamente. Por suerte, para revindicación de Mendel, sus leyes fueron redescubiertas en 1900, y se reconoció su precedencia en estos descubrimientos.

Hasta acá, el comentario de la mitad de este artículo. Debo completarlo con una segunda parte, donde se examina el neo darwinismo, y las modernas posiciones, como el equilibrio puntuado y la deriva genética.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
http://www.ajlopez.com/

Por Angel, en: Ciencia