WHY DARWIN AND NOT ARISTOTLE / POR QUÉ DARWIN Y NO ARISTÓTELES

Si nos hiciéramos las preguntas realmente fecundas para hacer avanzar nuestra comprensión de la historia de la Ciencia, una de ellas sería seguramente ésta. Para formular una teoría evolutiva no se necesitan grandes desarrollos tecnológicos ni  tampoco un sofisticado aparato matemático: basta con un conocimiento de la diversidad de seres vivos y un agudo sentido de la observación aplicado al medio natural.

Tanto Aristóteles como Darwin disponían de ambas cualidades en grado sumo. Es cierto que Aristóteles, a diferencia de Darwin,  no conoció los cinco continentes y la inmensa biodiversidad que albergan. Sin embargo, estaba familiarizado con la multitud de formas de vida que poblaban el mar Egeo, e incluso las estudió con detenimiento. Algunas observaciones de Aristóteles sobre el ciclo de vida de Moluscos y Equinodermos no fueron confirmadas por la Biología hasta el siglo XIX. Así pues, no le faltaban conocimientos sobre los seres vivos como para preguntarse por su origen y elaborar, al menos, una hipótesis evolutiva. Sin embargo, no se encuentra nada de ello en sus obras. ¿Por qué?

La respuesta que nos proporciona la historia de la ciencia y del pensamiento es, dicho de manera breve y tosca, que a Aristóteles le faltaba un marco conceptual dinámico, algo que no se desarrolló hasta la Edad Moderna. Dicho en términos más gráficos, Aristóteles - como casi todo el mundo en su época - observaba la naturaleza a través de unas "gafas" fijistas.  Esta entrada trata de mostrar, muy sucintamente, cómo se creó el clima conceptual que permitió el florecimiento de diversas teorías evolutivas en el siglo XIX.

 

En la actualidad se conocen casi dos millones de especies diferentes, pero los especialistas en biodiversidad estiman que el número de especies existentes es muy superior, tal vez de unos diez millones. Explicar el origen de tal variedad de formas de vida constituye uno de los grandes problemas que debe intentar resolver la Biología.

Sin embargo, el origen de las especies no ha sido percibido como un problema hasta, al menos, fines del siglo XVIII. Durante los siglos anteriores, la ciencias de la naturaleza se guiaban por concepciones propias del sentido común. De una gata nacen gatos (nunca perros ni conejos) y de una yegua, caballos (nunca asnos ni cebras). Los papiros y frescos egipcios, de hasta 5000 años de antigüedad, muestran los mismos chacales, halcones, vacas, palmeras, etc. que pueden verse hoy en día. Todo lo anterior fundamenta la idea – de sentido común – de que las especies no cambian. A esta forma de pensamiento biológico se la conoce como fijismo.

Por otro lado, hasta por lo menos la época de la Ilustración (siglo XVIII en Europa), el pensamiento sobre la naturaleza estaba muy influido por las explicaciones míticas y religiosas, que, en casi todas las culturas, consideran a la vida como una creación divina. En Europa, el relato bíblico, común a todas las religiones cristianas, establecía que tanto la Tierra como los seres vivos habían sido creados por Dios hace unos 6000 años. Esta forma de pensamiento, conocida como creacionismo, alimentaba la cultura y la ciencia europeas, reforzando las ideas fijistas de sentido común.

Sin embargo, a fines del siglo XVIII, las ideas sobre la naturaleza comenzaron a cambiar. Las expediciones científicas que los imperios coloniales efectuaron por todo el mundo dieron a conocer en Europa la enorme variedad de formas de vida existente en Sudamérica, África, Asia Oriental, Oceanía, etc., y – lo que quizá sea más asombroso – su extraordinario ajuste a las condiciones climáticas y ambientales de cada lugar. Además, el descubrimiento de multitud de fósiles de animales muy diferentes a los actuales hacía pensar en una Tierra mucho más vieja de lo que el relato bíblico hacía suponer. Por último, la idea de cambio se hacía presente en todos los ámbitos de la vida: tecnológico (Revolución Industrial, barco de vapor, ferrocarril, etc.), social y político (Revolución Francesa, pujanza de la burguesía y de su estilo de vida), religioso (leyes de libertad religiosa en gran parte de los estados europeos) y científico (nacimiento de la Química, grandes avances en Física y Astronomía, descubrimiento de nuevos planetas, etc.). Los tiempos y las mentalidades empezaban a estar maduros para aceptar que los seres vivos también cambian.

Las consideraciones anteriores explican que, tras siglos y siglos en los que apenas nadie había propuesto ninguna hipótesis evolucionista para explicar por qué la vida es tan diversa y ordenada a la vez, a comienzos del siglo XIX se multiplican los científicos que, en distintos países y con puntos de vista muy diferentes, exponen ideas evolucionistas sobre el desarrollo de la vida en la Tierra. Erasmus Darwin (abuelo de Charles R. Darwin) en Inglaterra, Humboldt en Alemania, Lamarck y Saint-Hilaire en Francia,… hasta llegar a Darwin y Wallace en la Inglaterra de mediados del siglo XIX. 
 

NO HAY PROGRESO EN LA EVOLUCIÓN / THERE'S NO PROGRESS IN EVOLUTION

Pocas personas no especialistas en Biología habrán oído hablar de los Ctenóforos, ni siquiera bajo el menos intimidante nombre de “nueces de mar”.  Son pequeños, marinos y no muy fáciles de ver. A partir de ahora, sin embargo, pueden ser algo más conocidos, porque la recién publicada secuenciación de su genoma los coloca en la base del árbol evolutivo que lleva desde los más antiguos organismos pluricelulares hasta los actuales animales. Dicho de otro modo: los Ctenóforos parecen ser el grupo animal más antiguo, del que descenderían, por ramificaciones sucesivas, todos los demás integrantes del Reino Animal.

Hasta la publicación de este trabajo en Science eran las esponjas los candidatos a antepasados de todos los animales. La razón estribaba en su mayor simplicidad estructural. En un momento temprano de su desarrollo los embriones de todos los animales están formados por una especie de bolsa hecha de células, a la que se ha llamado gástrula. Al crecer en grosor la pared de esta bolsa o saco, se diferencian en ella tres capas de células. La exterior (ectodermo) da lugar a la piel y el sistema nervioso, la interior (endodermo) al aparato digestivo, y la intermedia (mesodermo) a los músculos. Pues bien, las esponjas carecen de esta capa intermedia, lo que les convertía, junto con el tipo de células que las forman (muy parecidas a ciertos protozoos unicelulares) en candidatas a organismo más antiguo del Reino Animal. Según esta hipótesis – mayoritaria hasta ahora entre los zoólogos – después vendrían, por orden de complejidad creciente, los Cnidarios (medusas, corales y anémonas) y los Ctenóforos.

Pues bien, la secuenciación del genoma de los Ctenóforos parece contradecir esta hipótesis, al adjudicarles una mayor antigüedad que las más sencillas -estructuralmente hablando- esponjas. Habrá que reconstruir cuidadosamente esa parte basal del árbol evolutivo de los animales, asumiendo que, desde casi el comienzo de su desarrollo, nuestros antepasados del Reino Animal disponían de tres hojas embrionarias, y que posteriormente, algunos perdieron una de ellas, originando los más sencillos Poríferos (las esponjas).

Sin embargo, este hallazgo nos proporciona otra lección al menos igual de interesante, pero esta vez no sobre el contenido de nuestras teorías, sino sobre cómo las concebimos, dejándonos llevar a veces por concepciones más estéticas que meramente científicas. Existen muchas pruebas, directas e indirectas, de que los primeros seres vivos debieron ser similares a los más sencillos de los actuales: unicelulares y carentes de núcleo celular, como las actuales bacterias. A partir de ellos, la selección natural debió favorecer la aparición de formas de vida más complejas. Células con núcleo, organismos coloniales, pluricelulares etc.

Anémona (Cnidario).

De aquí a suponer que la evolución hace progresar a la vida desde formas simples a otras progresivamente más complejas, solo hay un paso, el que dio Lamarck y su “Biología del sentido común” (¡ay, qué malas pasadas nos juega el sentido común en Ciencia!), y que, a su vez, nos recuerda tanto la scala naturae de los antiguos. Desde luego, es intelectualmente cómoda, incluso reconfortante, la idea de la evolución como un camino ascendente desde las formas más sencillas hasta las más elaboradas, culminando en nosotros, poseedores del cerebro más complejo y la conducta más refinada. Sin embargo, no hay ninguna prueba empírica favorable a esta visión (procedente, por otro lado, de ámbitos exteriores a la ciencia), mientras que sí hay muchos indicios, como este del genoma de los Ctenóforos -  de que los seres vivos pueden originar formas de mayor, menor o igual complejidad dependiendo de las presiones ambientales que actúen sobre sus genomas. Otro ejemplo que puede ilustrar la falta de direccionalidad de la evolución se encuentra en nuestros propios orígenes. En los últimos años se están acumulando más y más pruebas de que la posición erguida (ese carácter que, junto con nuestro gran cerebro, parece marcar nuestra diferencia con nuestros parientes simiescos) apareció y desapareció varias veces en el desarrollo evolutivo de los Primates. Es más, hay datos del registro fósil que apuntan a que el antepasado común de chimpancés, bonobos y humanos poseía ya este carácter, que habría desaparecido posteriormente en la línea evolutiva que llevó a los chimpancés.

Medusa (Cnidario).

En conclusión, la secuenciación del genoma de las nueces de mar supone un nuevo revés para la idea, siempre acechante, de la evolución direccional. Las sencillísimas esponjas parecen descender de las más complicadas nueces marinas. La evolución no sigue un progreso, ni siquiera hacia una mayor complejidad. Los seres vivos cambian, sin más.

 

INSECTOS PALO GIGANTES

Life cycle of a butterfly (Lepidoptera) / Ciclo de vida de una mariposa.

La mariposa monarca, que migra anualmente entre Canadá y Méjico.

WHY ARE WE PRIMATES? ¿POR QUÉ LOS HUMANOS SOMOS PRIMATES?

Los humanos actuales (Homo sapiens L.) estamos encuadrados en el orden Primates, junto con chimpancés, gorilas, orangutanes, mandriles, papiones, lémures, etc.
Los Primates somos unos mamíferos descendientes, a su vez, de otros mamíferos arborícolas, que habitaban los bosques de nuestro planeta hace más de 70 millones de años. Por ello, compartimos una serie de rasgos anatómicos, fisiológicos y conductuales derivados del hecho de que, durante millones de años, nuestros antepasados fueron animales arborícolas diurnos y omnívoros.
1.- Visión estereoscópica: Nuestros ojos están en una posición totalmente frontal, más que en la mayoría de los vertebrados. El resultado es que el campo visual de cada ojo se solapa mucho con el del otro, y eso nos hace disfrutar de una de las visiones más exquisitamente tridimensional que existen en la naturaleza. Esto es muy importante cuando la supervivencia depende de calcular distancias con precisión para saltar de una rama a otra o, simplemente, para capturar un pequeño animal.
2.- Sistema digestivo poco especializado: La vida en los árboles implica casi necesariamente, siendo mamífero, una dieta omnívora: frutos y brotes tiernos, insectos, huevos y polluelos, pequeños animales, etc. esta dieta, mantenida en el tiempo, selecciona una dentición poco especializada, un estómago no muy grande y un intestino largo (permite la digestión de materia vegetal, excepto la celulosa) en el que desemboca una vesícula biliar que almacena detergentes para la emulsión de las grasas animales.
3.- Mano prensil con pulgar oponible: Se trata de un instrumento único, resultado de la selección efectuada por millones de años de vida arborícola. Es capaz de transmitir toda la fuerza muscular de brazos y hombros, al tiempo que puede operar con una delicadeza extraordinaria para manipular los objetos más pequeños. Esta extraordinaria pinza de precisión puede ejecutar acciones tan distintas como sujetar todo el peso del individuo colgado de una rama, golpear con gran fuerza a un congénere, coser o tocar el piano. Un instrumento tan versátil resulta extremadamente útil cuando uno vive en la copa de un árbol.
4.- Una o dos crías por parto: Carácter muy fuertemente seleccionado por el hecho de vivir saltando de rama en rama. Esta baja natalidad (poco frecuente entre los Mamíferos) es compensada por una muy fuerte interacción entre la cría y un adulto –normalmente la madre – durante el largo período postnatal. En estas condiciones, con la cría agarrada al pelo de la madre y mirándose ambas frontalmente durante bastantes meses, el aprendizaje es muy intenso. Esto, a su vez, estimula el desarrollo de circuitos cerebrales que soportan una conducta compleja.

¿HA SIDO EL CLIMA TERRESTRE SIEMPRE COMO ACTUALMENTE?

¿Ha sido el clima siempre, a lo largo de la historia de la Tierra, como lo es en la actualidad? ¿Cómo podríamos averiguar qué climas han reinado en nuestro planeta a lo largo de sus 4550 millones de años de existencia?
Empecemos por el segundo problema. Aplicando el principio del actualismo geológico. En la actualidad, cada situación climática y geográfica origina distintos tipos de sedimentos. Por ejemplo: AMBIENTE SEDIMENTARIO: Glaciar  TIPO DE SEDIMENTO Tillitas (sedimentos sin granoselección).
AMBIENTE  SEDIMENTARIO. Desierto.  TIPO DE SEDIMENTO: Dunas, loess (granoselección). AMBIENTE  SEDIMENTARIO: Río (clima templado). TIPO DE SEDIMENTO: Aluviones, terrazas (granoselección positiva).

AMBIENTE  SEDIMENTARIO: Mar tropical Praderas de coral.  Bosque tropical.TIPO DE SEDIMENTO: Carbón.
Cuando nos encontramos sedimentos o fósiles (columna de la derecha) que en la actualidad se forman en un determinado clima o ambiente (columna de la izquierda), suponemos que en la época y lugar en que se formaron existía ese mismo clima o ambiente. A los tipos de sedimentos asociados con un determinado clima se les llama indicadores paleoclimáticos.
Además, disponemos de varios indicadores indirectos de la temperatura que reinaba en una determinada localidad en el pasado. Por ejemplo, la proporción entre algunos isótopos (O18/O16 en microfósiles marinos, C13/C12 en sedimentos orgánicos) y la propia concentración de CO2 en el aire atrapado en hielo antártico durante más de 600000 años.
Por otro lado, la edad absoluta de rocas y fósiles puede calcularse con relativa precisión gracias a una extraña propiedad de los elementos radiactivos contenidos en algunas rocas: se desintegran a una velocidad asombrosamente constante. Esto nos proporciona un muy preciso “reloj” en aquellas rocas, minerales o fósiles que contienen algún radioisótopo formado al mismo tiempo que la roca.
Usando de manera combinada todos los métodos anteriores, es posible reconstruir, aunque sea parcialmente, la historia climática de nuestro planeta. Al hacerlo así, los paleoclimatólogos han encontrado una sucesión de largos períodos cálidos (greenhouse: invernadero) alternando con largos períodos fríos (icehouse: glaciación).No hay consenso científico sobre si los primeros predominan sobre los segundos, o a la inversa. En cualquier caso, cada uno de estos períodos, lejos de ser uniforme, está interrumpido en varias ocasiones por subperíodos de signo contrario: fríos dentro de los cálidos y viceversa.
De todo lo anterior se puede concluir que el clima terrestre ha cambiado en numerosas ocasiones. Sobre los cambios climáticos globales en el pasado podemos avanzar como hipótesis varias causas no excluyentes (unas explicarían unos cambios y otras, otros) que pueden agruparse en:
1.- Causas astronómicas.
• Cambios en la energía emitida por el Sol. Las manchas solares (máximo cada 11 años) y el viento solar (máximo cada 22 años) pueden influir en la cantidad de radiación IR recibida.
• Cambios en la órbita terrestre. La excentricidad de la órbita cambia siguiendo ciclos de 100000 años (ciclos de Milankovitch) que quizá pudiera explicar la sucesión de períodos glaciares e interglaciares dentro de una glaciación.
• Cambios en la inclinación del eje de rotación (de 22º a 24.4ºC), con un período de unos 40000 años. Afecta a la estacionalidad, que es mayor cuanto mayor es la inclinación. • Cambios en la precesión (cabeceo) del eje de rotación respecto a la estrella Polar, con ciclos de 22000 años, que afectan al afelio y perihelio de la órbita terrestre.
• Impactos meteoríticos Ej.: el asteroide que, según confirman muchos indicios, cayó sobre Cixjulub (Yucatán, Centroamérica), hace 65 m.a. y pudo ser el responsable de la extinción masiva de finales del Cretácico, que hizo desaparecer a los dinosaurios, entre otros muchos organismos. El efecto letal de este impacto sería mayoritariamente indirecto, a través de un enfriamiento y oscurecimiento de la troposfera, que llevaría a cambios en la temperatura y salinidad oceánicas.
2.- Causas terrestres.
• Emanaciones volcánicas, que deberían tener un efecto muy parecido al de un impacto meteorítico. Disponemos de algunos eventos actuales que nos permiten, a una menor escala, hacernos una idea de cómo podrían haber sido estos cambios en el pasado. En 1993, las emanaciones sulfurosas del volcán Pinatubo (Filipinas) produjeron un descenso de 0.7 ºC en la temperatura media del planeta.
• Cambios en la distribución de continentes y océanos. Hay bastantes indicios de que la formación de un supercontinente (ej.: Pangea II, hace unos 240 millones de años) entraña la continentalización del clima, el aumento del albedo (mayor porcentaje de superficies claras), la interrupción de las corrientes marinas y, en un bucle de retroalimentación positiva, el comienzo de una glaciación. Lo contrario sucedería cuando un supercontinente se fragmenta.
• Cambios en la composición química de la atmósfera y/o hidrosfera. Debieron ser muy importantes hasta que la atmósfera alcanzó su composición actual. Después, existe la posibilidad, no comprobada, de que cambios en la concentración de CO2 oceánica puedan llevar a cambios en la concentración de este gas en la atmósfera y, finalmente, a cambios en la temperatura planetaria.