¿Cuánto de azar tiene la evolución?
La evolución, ¿es azar o está determinada? En su conocido libro La vida maravillosa, el paleontólogo y biólogo evolutivo Stephen Jay Gould propuso un experimento mental que permite entender el fondo del asunto: imaginemos que pudiésemos retroceder temporalmente hasta los inicios de la vida en la Tierra como si esta fuese una (ahora ya desfasada) cinta de VHS que pudiéramos rebobinar, y dejáramos que la evolución se desenvolviese de nuevo desde ese momento. ¿Qué nos encontraríamos?
De acuerdo con la visión gouldiana de la evolución, es muy probable que los organismos que viésemos evolucionar en esta segunda historia paralela de la vida fueran muy distintos a los actuales. Con ello, Gould quería poner de relieve el papel del azar y los eventos aleatorios en la evolución de las especies.
El experimento mental de Gould ha sido muy influyente. Sin embargo, no todos los biólogos evolutivos están de acuerdo con su interpretación de algunos episodios de la historia de la vida. Los “contrarios” a Gould señalan que las fuerzas deterministas son al menos tan importantes como el azar. Por desgracia, no es posible realizar el experimento mental de Gould en la realidad, así que es complicado saber cuál de estos dos planteamientos es el correcto.
Una forma de aproximarse a la cuestión es establecer qué predicciones se derivan de cada uno de estos dos escenarios alternativos y tratar de encontrar ejemplos en la naturaleza o aproximaciones experimentales a pequeña escala.
Según el escenario que prioriza el azar, ante retos ambientales similares, los distintos linajes de organismos deberían evolucionar adaptaciones bien distintas fenotípicamente hablando, fruto de la influencia de los procesos aleatorios. Por el contrario, según el escenario determinista, ante condiciones similares, los diferentes linajes de organismos deberían evolucionar adaptaciones muy parecidas entre ellas para hacer frente a esas condiciones.
A favor del azar: somos mutantes
¿Qué evidencias pueden contarse a favor del azar? El principal factor evolutivo que introduce aleatoridad es la mutación. Las mutaciones son cambios en el material hereditario (la secuencia de bases del ADN) de un organismo, y estas son la principal razón de su variación fenotípica. Cuando los biólogos evolutivos afirman que las mutaciones son aleatorias, con ello no quieren decir que todas las mutaciones genéticas posibles tengan la misma probabilidad de ocurrir. Al menos en la inmensa mayoría de los casos, estas mutaciones no tienen relación directa con el valor adaptativo que proporcionan al organismo que las porta. Que una mutación genética ocurra depende de procesos impredecibles de naturaleza subatómica.
Algunas evidencias indican que las mutaciones pueden imprimir un curso azaroso a la evolución. Por ejemplo, en los experimentos de evolución a largo plazo en Escherichia coli dirigidos por Richard Lenski, microbiólogo de la Michigan State University, se ha encontrado que la evolución de la habilidad para crecer aeróbicamente en citrato solo ha evolucionado en un único linaje de los doce idénticos que conforman dichos experimentos a lo largo varias decenas de miles de generaciones. La base molecular de este fenómeno evolutivo parece depender de una combinación de mutaciones genéticas únicas cuya ocurrencia es más bien rara, lo cual sin duda apoya la visión azarosa de la evolución.
A favor del determinismo
Pero no todo parece azar en la evolución. En el proceso evolutivo hay fuerzas que operan en un sentido fuertemente determinista, constriñendo el cambio fenotípico de los organismos tanto en el corto como en el largo plazo. Entre estas fuerzas destaca, sin lugar a dudas, la selección natural.
Hay múltiples ejemplos descritos acerca de cómo la selección natural genera rasgos similares ante retos ambientales semejantes, dando lugar a procesos evolutivos paralelos y convergentes. Por ejemplo, investigaciones en las que nuestro grupo de la Universidade de Vigo ha desempeñado un papel clave han mostrado cómo los ecotipos Wave (de pequeño tamaño y concha ligera) y Crab (de mayor tamaño y concha más resistente) del caracol marino Littorina saxatilis, adaptados a distintos microhábitats del ecosistema intermareal rocoso, han evolucionado por selección natural paralelamente y de forma parcialmente independiente en diversas latitudes de la costa occidental europea (España, Reino Unido y Suecia).
De igual forma, la convergencia de distintos linajes hacia morfologías similares en respuesta a los mismos retos ambientales (algo observado en diversas especies de mamíferos placentarios y marsupiales) es otro apoyo al papel determinista de la selección natural.
Añadamos eventos fortuitos como volcanes y meteoritos
Así pues, tenemos que en la evolución pueden incidir procesos aleatorios, como las mutaciones, y procesos deterministas, como la selección natural. Desde luego, estos no son los únicos en sus respectivas clases. Por ejemplo, eventos fortuitos como los meteoritos o las erupciones volcánicas pueden condicionar el transcurso de la evolución; de modo análogo, los sesgos del desarrollo también limitan ampliamente el abanico de posibilidades evolutivas, pudiendo incluso contribuir a generar fenotipos similares en especies solo lejanamente emparentadas.
La importancia relativa de los procesos descritos en este artículo es algo que todavía está en discusión, pero en nuestra opinión la evidencia actual apoya la idea de que las fuerzas deterministas y aleatorias están irremediablemente entrelazadas. La clásica frase atribuida al filósofo griego Demócrito, que dio título a la conocida obra de Jacques Monod, sigue resultando válida en el contexto de la biología evolutiva actual: “Todo cuanto existe es fruto del azar y la necesidad”.
Emilio Rolán Álvarez, Catedrático de Genética, Universidade de Vigo y Juan Gefaell Borrás, Investigador predoctoral en biología evolutiva, Universidade de Vigo
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.