La evolución molecular

Si me llegasen a preguntar cual es mi rama favorita de

la ciencia, rápidamente les contestaría en doce cuartillas a renglón seguido: la Evolución Molecular. Tendría que comprimir un poco mi respuesta, que no todos los días se hace nacer y crecer una ciencia en tan poco espacio. Aún más, para ponerle un poco de sabor a la historia, la haría impugnativa del paradigma neo-darwinista y la pondría a punto de estremecer los cimientos de la biología moderna.

Y bien, podrán preguntarse ustedes ante todo esto, ¿qué es la evolución molecular? ¿Existe tal rama de la ciencia?

Llevamos poco más de cien años de discutir en biología acerca de los conceptos emanados de la teoría de la evolución de los seres vivientes. Recordemos que a principios del siglo pasado el mundo era estático; las especies, inmutables desde su creación u origen. La paleontología (término acuñado en 1834) nos mostraba sin embargo, desde hacía tiempo atrás, que habían existido otras especies distintas, ya desaparecidas, pero reconocibles aún a través de sus fósiles. Cuvier, el padre de la paleontología de los vertebrados, nos explicaba que su desaparición había sido debida a catástrofes. Este pensamiento iba a prevalecer hasta el año de 1857. A principios del siglo diecinueve sólo Lamarck,1 naturalista francés, nos hablaba de la transformación gradual de las especies, a través principalmente de sus libros “Filosofía Zoológica” y de la “Historia Natural de los Animales sin Vértebras”. El espíritu de la época comienza poco a poco a cambiar, Sir Charles Lyell, el gran geólogo inglés, publica su obra monumental “Principios de Geología” donde el gradualismo reemplaza a las teorías catastrofistas en la comprensión del desarrollo del mundo. Esto obra ejerce una gran influencia sobre el pensamiento científico. Darwin comienza a pensar en términos evolutivos acerca de las especies alrededor de 1839. En 1844, termina un primer esbozo escrito o resumen de su teoría y deja cuatrocientas libras esterlinas en su testamento, además de gran parte de su acervo bibliográfico, para que un editor le de cuerpo literario y publique dicho esbozo en caso de su muerte súbita. Nombra, en primer lugar a Lyell como tal posible editor Darwin necesitará de la conmoción de 1858, cuando recibe un manuscrito de Alfred R. Wallace conteniendo ideas evolutivas similares a las suyas, para tratar de acabar de escribir y publicar su obra “El Origen de las Especies”.

El primero de julio de 1858 se leen en la Sociedad Lineana los artículos conjuntos de Wallace y Darwin, exponiendo sus teorías evolutivas. El articulo de Wallace se intitula “Acerca de las Tendencias de las Variedades a Departir Indefinidamente del Tipo Original”. Es hasta el 24 de noviembre de 1859 cuando finalmente aparece publicado “Acerca del Origen de las Especies por Medio de Selección Natural, o la Preservación de las Razas Favorecidas en la Lucha por la Vida”, en edición de 1250 ejemplares que se agotan el mismo día. Para 1876, se habían vendido ya, tan sólo en Inglaterra, más de dieciséis mil ejemplares de esta obra. A pesar de que vemos surgir y madurar el pensamiento evolutivo a través de varias décadas, simbólicamente se hace nacer a esta disciplina en 1859. Para Darwin la evolución biológica era consecuencia por una parte, de la tendencia espontánea de las especies a sufrir variaciones; por la otra, de una selección natural o supervivencia de los individuos más aptos dentro de dichas variantes. En el siglo veinte, el desarrollo de la genética clásica, de la genética de poblaciones, de la biología comparada y de la paleontología han contribuido grandemente al esclarecimiento de dichos conceptos. Este cuerpo de conocimientos, conocido como Teoría Sintética de la Evolución o Neodarwinismo, está basado en la actualidad en dos grandes principios:

A. La existencia de una fuente de variabilidad en los organismos. Las mutaciones puntuales o micromutaciones producidas al azar, constituyen la fuente última de variabilidad en los organismos. EI cambio evolutivo es un proceso gradual de sustitución de alelos dentro de una población. El surgimiento de nuevas especies resulta de la evolución gradual y continua de las poblaciones.

B. El cambio evolutivo está dirigido por la selección natural. Los cambios genéticos son seleccionados principalmente por sus ventajas adaptativas.

Esta visión de la evolución como un proceso gradual y continuo, que se da desde las poblaciones hasta la macroevolución, está siendo cuestionado en la actualidad. La visión gradualista de la naturaleza está siendo reemplazada nuevamente por una saltatoria o discontinua. Uno de los principales representantes de esta nueva forma de pensar es Stephen Jay Gould, paleontólogo americano. Gould aboga por una visión jerárquica de la evolución, considerando que la visión gradualista tiene un enfoque reduccionista que quiere extrapolar el comportamiento de la evolución de las poblaciones, hacia el surgimiento de nuevas especies y la macroevolución. El considera que la mayor parte de las nueves especies no han surgido de manera gradual a través de cambios adaptativos. Postula la posibilidad de que las nuevas especies hayan surgido bruscamente, de manera no adaptativa, a través del rearreglo de su material genético. Sería este rearreglo el que serviría de barrera reproductiva que la aislaría de la población originaria. Gould no niega la evolución adaptativa gradual de las poblaciones y la formación de subespecies, simplemente cree que estos caminos son terminales o vías cerradas para la macroevolución. En su visión jerárquica de la evolución, establece varios niveles de integración para ésta, en donde cada nivel está ligado al nivel inferior en ciertas maneras y es independiente en otras. Las discontinuidades caracterizan las transiciones entre estos niveles; ciertas características “emergentes” no implícitas en la operación de los procesos en niveles inferiores pudieran controlar los eventos en niveles superiores. Gould nos dice: “Los procesos básicos —mutación, selección, etc.— pueden ser parte de la explicación en todas las escalas (y de esta manera, aún podemos esperar el tener una teoría general de la evolución), pero trabajan de manera distinta en el material característico de los diferentes niveles”.

Por otra parte, los avances más recientes de la Biología Molecular acerca de la naturaleza, disposición y propiedades del material genético, tales como las posibilidades de transposición de éste, la disposición discontinua de la información genética en los eucariontes, los pseudogenes, etc., nos están obligando también a efectuar una revisión de los conceptos neo-darwinistas. Se revaloran así el papel de las mutaciones puntuales como fuente principal de variación; y el gradualismo y continuidad, como principios rectores de la evolución.

Sin embargo, no quiero escribir por ahora acerca de estas ciencias, sino de un nuevo ramal de ellas, la evolución molecular, que también está cuestionando el paradigma neo-darwinista. La evolución molecular es tan reciente, que aun no le he visto descrita como tal, separada de la biología molecular, de la genética molecular, de la bioquímica. Creo que presenta características propias que la delimitan. Yo la definiría circunscribiéndola, como el estudio evolutivo de las semantidas. Semántida (del griego σημα, signo) es un neologismo anticuado, acuñado por Emile Zuderkandl y Linus Pauling, para designar a las macromoléculas informacionales (ADN, ARN y proteína). De acuerdo a la anterior definición, esta ciencia se concretaría al estudio comparativo de la información contenida de manera linear en dichas macromoléculas y de las leyes y mecanismos que rigen su evolución o cambio en el tiempo. Con esta definición quedan fuera muchos trabajos a los cuales la gente se ha referido, de manera general, como evolución molecular. Creo que dichos estudios quedan mejor comprendidos dentro de los caracteres bioquímicos o de la biología molecular de la biología comparada. También, al referirnos a información linear o secuencial, podemos hablar de su cambio o evolución en el tiempo, sin caer en el problema de hablar de evolución de moléculas, como si fuera una molécula particular o individual la que cambiara. El propio George Gaylord Simpson, uno de los forjadores del neo-darwinismo, cae en esa trampa en su artículo intitulado “Organismos y Moléculas en Evolución” (Science, 146 (1964), pp. 1535-1538), el cual comienza afirmando: “Es universalmente reconocido que las moléculas de importancia biológica pueden evolucionar —esto es, pueden cambiar en el curso del tiempo— como lo han hecho los organismos en los que ellos existen. Algunas moléculas, como el trifosfato de adenosina son tan cercanamente universales e invariables como para no sugerirnos una secuencia evolutiva, pero muchas otras seguramente que han evolucionado…”, a lo cual se puede responder que si el trifosfato de adenosina cambiara, ya no sería ATP; lo más probable, termodinámicamente, es que evolucionara hacia ADP o AMP; cuando mucho podría terminar gloriosamente, en el mejor de los casos, como aminoacil adenilato.

Hasta ahora, el estudio biológico comparativo nos ha sido indispensable para generar los árboles filogenéticos organísmicos. Entre mayor número de caracteres anatómicos, fisiológicos, bioquímicos, etc., comparemos, mejor será nuestra clasificación. Dentro de este contexto, la información molecular obtenida sobre metabolitos secundarios, vías metabólicas comunes y alternas, etc., deberá necesariamente integrarse al acervo de conocimientos comparativos acumulados para generar una visión evolutiva de los seres. La evolución molecular difiere en este sentido, ya que sin apoyarse en conocimientos alternos de tipo morfológico, fisiológico o bioquímico, puede generar árboles filogenéticos de manera independiente, los cuales son similares a aquellos generados por la biología comparativa.

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