II. LAS ESPECIES EST�N ADAPTADAS AL LUGAR DONDE VIVEN
Para entender un proceso, el cient�fico normalmente lo divide en diferentes partes. Quisiera entonces dividir la evoluci�n biol�gica en dos. El primer aspecto se refiere a la modificaci�n que sufre la estructura de una poblaci�n porque los individuos se adaptan al medio en el que viven. El segundo aspecto consiste en aquellos mecanismos que producen especies nuevas, diferentes de las anteriores.
Las siguientes dos partes de este libro analizar�n cada uno de los aspectos
mencionados: la adaptaci�n y la especiaci�n. Existen diferentes concepciones
acerca de c�mo se relacionan estos dos procesos entre s�. Darwin, por ejemplo,
consider� que la evoluci�n es un fen�meno de adaptaci�n al medio (Figura 11),
es decir, su concepci�n no inclu�a mecanismos de generaci�n de nuevas especies
m�s que como una extensi�n del fen�meno de la adaptacion. La adaptaci�n a medios
diferentes har�a que con el tiempo dos poblaciones se hicieran cada vez m�s
distintas hasta formar eventualmente dos especies. Esta concepci�n puramente
adaptativa de la evoluci�n fue transformada en lo que se ha llamado durante
este siglo el neodarwinismo. Esto es, la inclusi�n del mecanismo mendeliano
de herencia transform� al darwinismo en neodarwinismo. Como veremos en el siguiente
cap�tulo el neodarwinismo tambi�n incluye mecanismos que, como una extensi�n
de la adaptaci�n, genera especies diferentes (Figura 11(e)). Una visi�n alternativa
de estos conceptos podr�a ser que ambos aspectos de la evoluci�n son independientes
uno del otro, que la forma en la que las plantas y los animales se adaptan a
su ambiente no est� relacionada con aquella que determina si aparecen o no especies
nuevas (Figura 11(c)). Otras concepciones posibles consisten en alternativas
que no ha seguido hasta ahora ninguna escuela de investigaci�n e incluyen las
que conciben a la evoluci�n como un fen�meno de generaci�n de especies que no
est�n adaptadas a su ambiente (Figura 11(b)) y aquellas que conciben a la especiaci�n
como un fen�meno previo a la adaptaci�n, es decir, que las especies una vez
originadas se adaptan a su ambiente (Figura 11(d)).
Figura 11. La evoluci�n puede ser concebida de varias maneras. Para Darwin era resultado de la adaptaci�n (a) y en la actualidad se considera que la especiaci�n es un producto de la adaptaci�n (b). Otra alternativa propone que la adaptaci�n y la especiaci�n son fen�menos desacoplados (c).
Para entender la adaptaci�n y la especiaci�n podr�amos seguir cualquiera de las concepciones mencionadas. Podr�amos estudiar primero la especiaci�n y luego la adaptaci�n o viceversa o estudiarlas juntas. Pero quiz� la manera m�s �til de hacerlo sea aquella que sigue la forma como se ha generado el conocimiento, esto es, rehaciendo hist�ricamente los descubrimientos. En el caso de la evoluci�n, el mecanismo propuesto por Darwin, que plantea que los organismos se adaptan a su ambiente por medio de la selecci�n natural, fue el primer gran cambio en la concepci�n del proceso evolutivo. Por lo tanto estudiaremos primero el fen�meno y los mecanismos de adaptaci�n y posteriormente los relacionados con el fen�meno de la especiaci�n.
El concepto de adaptaci�n puede tener varios significados. En este libro lo definiremos como el acoplamiento de un organismo a su medio ambiente.
No hay mejor prueba de que las especies est�n adaptadas a su ambiente que el hecho de que siempre que pensamos en alg�n organismo lo relacionamos a un ambiente en particular. As�, por ejemplo, a las ballenas las asociamos al mar, a los nopales al desierto, a los pingüinos a ambientes muy fr�os y a las esponjas al fondo del mar.
Sabemos, por otra parte, que las abejas colectan polen en estructuras especiales que tienen en sus patas, que el ojo es un sensor ambiental muy especializado que se atrofia en animales que viven en ambientes sin luz, como le sucedi� a los topos. Tambi�n tenemos claro que las alas son estructuras que se usan para volar y que las aletas controlan el movimiento de los peces en el agua. La relaci�n de estas estructuras con respecto a la funci�n que desempe�an es una prueba de que los organismos están adaptados al lugar en el que viven.
UNA TEOR�A, CINCO HISTORIAS ADAPTATIVAS Y OTRA TEOR�A
La primera teor�a. El estudio de la adaptaci�n ha consistido en entender ejemplos espec�ficos de c�mo los organismos sobreviven en su medio natural. Existe sin embargo una condici�n sin la cual el concepto de adaptaci�n no tiene ningún significado. Esta es la idea de que las poblaciones se reproducen a una velocidad mayor que los recursos alimenticios de los que dependen. Darwin tom� esta idea de los trabajos de T. Malthus acerca de la poblaci�n humana. Malthus argumentaba que mientras la poblaci�n humana crec�a en una proporci�n geom�trica (por ejemplo de dos individuos se producen cuatro, luego de �stos, ocho de ellos, diecis�is y as� sucesivamente) los alimentos s�lo crecen en progresi�n aritm�tica (la producci�n en generaciones sucesivas es 2, 3, 4, etc.). Esto significa que irremediablemente llegar� un d�a que existir� escasez de recursos y por tanto una alta mortandad de aquellos individuos que no alcancen a obtenerlos en suficiente cantidad. Darwin razon� que si este fen�meno (la sobreproducci�n) es universal y se aplica a todas las especies, no todos los individuos que nacen sobrevivir�an. Darwin propuso, adem�s, que los individuos que murieran ser�an aquellos que por sus caracter�sticas estuvieran en desventaja respecto de otros de la misma especie (por ejemplo, las �guilas que son m�s lentas para obtener una presa morir�an m�s frecuentemente que aquellas que lo hacen con mayor eficiencia). Este principio que combina la idea de la mortalidad por escasez de recursos y la que propone que s�lo los individuos mejor adaptados sobrevivir�n se llama selecci�n natural y es el mecanismo que propuso Darwin para explicar la adaptaci�n de los organismos a su ambiente. Es, sin duda, el concepto m�s importante de la teor�a de Darwin.
LA HISTORIA DE LA MALARIA Y LA ANEMIA
El primer ejemplo que voy a usar para ayudarlos a comprender la adaptaci�n por selecci�n natural es ya un ejemplo cl�sico en los estudios de la evoluci�n y consiste en lo siguiente:
Una de las tribus bant� de �frica vivi� por mucho tiempo en la parte este del continente. Hace tiempo, esta tribu emigr� hacia las grandes planicies del centro de �frica. Como ocurre en la mayor�a de los casos, la migraci�n de una poblaci�n de un lugar en el que est� adaptada a otro distinto trae como consecuencia que los individuos se enfrenten a un medio al que no est�n tan bien adaptados. Para los bant� no fue diferente. Encontraron que en su nuevo ambiente hab�a malaria, enfermedad desconocida en el lugar del que ven�an. Es seguro que la mortalidad por malaria (en la que un par�sito de los gl�bulos rojos de nuestra sangre produce la muerte) fue muy alta en las primeras generaciones, pero curiosamente un d�a alguien empez� a notar que algunos individuos eran resistentes a la enfermedad. Al mismo tiempo que esto suced�a apareci� otra caracter�stica en la poblaci�n: un tipo de anemia que tambi�n produc�a la muerte y que ahora se llama anemia falciforme. En esta enfermedad los gl�bulos rojos de la sangre en vez de ser redondeados tienen forma de media luna, y por tanto fijan ox�geno con menor eficiencia que lo que lo hacen los gl�bulos normales redondeados. A causa de esto el metabolismo y la energ�a disponibles para el organismo son menores que lo normal y el individuo, después de sufrir por un tiempo la anemia, muere. El porcentaje de individuos con esta enfermedad que llega a reproducirse es tan s�lo del 20 por ciento.
�QU� HACE A UN INDIVIDUO AN�MICO?
El an�lisis de los hijos del 20% de los individuos an�micos que s� se reproducen nos ense�� la forma en la que esta enfermedad se hereda. En un grupo de familias se observ� que todos los hijos de un matrimonio eran an�micos adem�s de serlo, por supuesto, ambos c�nyuges. Cuando s�lo uno de los c�nyuges era an�mico y el otro no, hab�a dos tipos de familias: aquellas en las que ning�n hijo era an�mico y aquellas en las que la mitad de los hijos lo era y la otra mitad no. Estos resultados muestran un mecanismo mendeliano de herencia con un gene, el que produce la anemia, que no se expresa en presencia del gene normal. Se dice entonces que el gene de la anemia es recesivo. Si llamamos al gene de la anemia S y al normal A, los individuos con anemia que recibieron el de su pap� y de su mam� ser�n SS. Los que no la tienen podr�an ser AS, en donde el gene S no se expresa porque es recesivo, o AA, que no tienen el gene de la anemia. Este mecanismo de herencia explica los resultados que se observaron en los distintos matrimonios ya que si por ejemplo un an�mico SS se casa con un sano AS la mitad de los hijos tendr�n anemia y la otra mitad no, dado que ser�n AS. Si por otro lado el an�mico se casa con un sano AA ninguno de los hijos tendr� puesto que todos ser�n AS.
�POR QU� ES BUENO EN �FRICA SER AN�MICO?
Pero... �qu� relaci�n hay entre la anemia y la malaria? Ya vimos que aquellos individuos que tienen los dos genes SS tendr�n anemia y muy probablemente morir�n. Sin embargo, aquellos que logran sobrevivir son resistentes a la malaria: el par�sito no puede invadir los gl�bulos rojos que no son redondeados. Por otro lado, los individuos que tienen ambos genes A no son an�micos, pero son sensibles al par�sito de la malaria. Imaginemos ahora que en una poblaci�n hay cinco individuos an�micos (SS) y cinco individuos normales (AA). De los cinco an�micos s�lo uno sobrevivir� y formar� una familia con un individuo normal (AA). Consecuentemente todos los hijos de este matrimonio ser�n AS. Si los dem�s individuos normales se casan entre s�, todos sus hijos ser�n AA tambi�n. Supongamos adem�s que cada pareja tiene dos hijos. La poblaci�n en la siguiente generaci�n estar� compuesta por dos individuos AS y ocho AA. Si hay malaria en el �rea, estos �ltimos morir�n por la enfermedad y la poblaci�n quedar� reducida a aquellos individuos resistentes a la malaria y sin anemia. Estos son los que tienen los genes AS, ya que por un lado no tienen anemia porque no son SS y por otro no tienen los gl�bulos rojos redondeados y por ello son resistentes al par�sito de la malaria. La siguiente generaci�n estar� formada por tanto por una pareja AS-AS que si tienen cuatro hijos dos ser�n AS, uno AA y el otro SS muy probablemente. Otra vez los individuos AA morir�n de malaria y el individuo SS lo m�s seguro es que muera de anemia y quedar�n otra vez s�lo individuos AS.
�Qu� podemos sacar en conclusi�n de este an�lisis? Primeramente que la adaptaci�n de un individuo depende a veces tanto de sus genes como del ambiente en el que vive: un individuo normal (AA) sobrevive perfectamente en ambientes donde no hay malaria. La segunda conclusi�n es que en otros casos la adaptaci�n no depende del ambiente: los individuos an�micos (SS) estar�n enfermos en cualquier ambiente. Por �ltimo, en un ambiente donde hay malaria, la poblaci�n tendr� una "carga" de individuos poco adaptados (AA y SS) que ser�n producto de los matrimonios entre los mejor adaptados (AS). Es decir, curiosamente nunca se eliminar� de la poblaci�n a los individuos menos adaptados mientras la malaria no sea eliminada. Por supuesto, no siempre una poblaci�n estar� compuesta solamente por individuos adaptados, a veces la misma estructura de la poblaci�n y el ambiente en el que vive permite la existencia de individuos menos adaptados.
El segundo ejemplo que les quiero narrar se refiere a la historia de c�mo una palomilla (t�cnicamente llamada Biston betularia) se adapt� a un ambiente contaminado. Durante la revoluci�n industrial de hace poco m�s de cien a�os ocurri� otra gran revoluci�n en el medio ambiente: las f�bricas empezaron a llenar el aire de humo y poco a poco se fueron depositando por todas partes. Generalmente la palomilla que nos ocupa (de h�bitos nocturnos) pasa el d�a inm�vil sobre los troncos de los �rboles (especialmente en los del abedul). Estos troncos, que eran blancos antes de la revoluci�n industrial, se contaminaron y oscurecieron. Asimismo las palomillas m�s comunes antes de la revoluci�n industrial eran claras pero, sorprendentemente, con el paso del tiempo las palomillas oscuras se convirtieron en las m�s abundantes; �qu� ocurri�?
Para entender la din�mica de una poblaci�n es necesario conocer su historia natural. Es decir, es importante entender como nacen los individuos, qui�nes son sus enemigos naturales (par�sitos, depredadores y competidores) y qu� interacciones tienen con otras especies para su sobrevivencia (el caso de la polinizaci�n del que ya hablamos es un ejemplo de esto). En el caso de la palomilla, la comprensi�n de su historia natural ayud� a entender el proceso de cambio en la composici�n de su poblaci�n. Hay varias especies de aves que de d�a depredan a las palomillas que est�n en los troncos de los �rboles. Lo que hab�a estado ocurriendo era que con la contaminaci�n los troncos de los �rboles se hab�an oscurecido y las palomillas claras, que antes se confund�an con el tronco claro, ahora eran muy visibles a las aves que las depredan y por ello mor�an con mayor frecuencia que aquellas que al ser oscuras se confund�an con los troncos contaminados y eran dif�ciles de ver.
El proceso de contaminaci�n no afect� a todos los ambientes donde viv�an las palomillas, de tal manera que mientras en las zonas industrializadas predominaban las palomillas oscuras, en las no industrializadas a�n predominaban las claras. Este hecho nos ense�a que si encontramos diferencias en la estructura de la poblaci�n en distintos lugares geogr�ficos, esto se puede deber a que, siendo diferentes los climas y en general el ambiente, los organismos est�n adaptados a cada uno de ellos en particular. Es por esto que la presencia de variaci�n entre poblaciones que vivan en diferentes lugares se usa como evidencia de que la evoluci�n existe.
Como ya vimos, no es suficiente con mostrar que las diferentes variantes tienen una distinta probabilidad de reproducirse y/o morir. Tenemos tambi�n que demostrar que existe un componente gen�tico en la variaci�n observada, es decir que el color de la palomilla se hereda de padres a hijos. En el caso de Biston betularia se han llevado a cabo cruzamientos entre palomillas claras y oscuras y se ha visto que el color claro lo confiere el gene D, mientras que el oscuro lo da la combinaci�n de dos genes R. Como en el ejemplo anterior, el gene R no se expresa en presencia del D, de tal manera que los individuos que heredan un gene D de su padre y uno R de su madre son claros. El gene R es recesivo y el D dominante.
As� pudimos demostrar que la poblaci�n de palomillas se adapta a su ambiente y que el mecanismo por el cual lo hace (selecci�n natural por contribuci�n diferencial) hace que la estructura de la poblaci�n cambie de una generaci�n a la otra, ya que hay un componente gen�tico en la caracter�stica que var�a. Esto es en esencia la teor�a de la selecci�n natural tal y como es propuesta en la actualidad. Darwin la concibi� en forma parecida pero sin conocer el mecanismo de herencia de los caracteres que son seleccionados.
El fen�meno que acabamos de describir es un fen�meno general al menos en las Islas Brit�nicas donde de un total de 800 especies de polillas que hay, 100 estuvieron sujetas a la selecci�n llevada a cabo por la contaminaci�n ambiental.
LA HISTORIA DE LOS CONEJOS EUROPEOS EN AUSTRALIA
Como ya vimos en la primera parte, Australia, por estar separada de Asia y haberlo estado por mucho tiempo tiene animales muy diferentes de los que, por ejemplo, tiene Am�rica del Sur, a pesar de que ambas tengan el mismo origen geol�gico. Mientras en Australia predominan los canguros y sus parientes los marsupiales, en Am�rica sobresalen nuestros parientes los mam�feros.
Ahora bien en Australia no hab�a conejos; el hombre europeo hace algunos a�os, introdujo algunas parejas. De esta migraci�n inicial la poblaci�n de conejos empez� a crecer hasta que finalmente se convirti� en una peste. Una historia similar puede contarse de muchas de las llamadas "malas hierbas" en todas partes del mundo. Muchas plantas, que son malas hierbas en M�xico, son tra�das de otros lugares en donde no son consideradas como tales. Darwin tom� de Malthus la idea de que las poblaciones est�n reguladas o controladas en su crecimiento por diversos factores. Se conoce que muchas poblaciones de insectos son controladas por aspectos clim�ticos, como la temperatura o la cantidad de lluvia, mientras que otras son reguladas por sus enemigos naturales. Si, por ejemplo, una poblaci�n de insectos crece demasiado a causa del clima, las ranas que comen mosquitos la mantendr�n en densidades bajas consumi�ndolos.
Regresando ahora a nuestro ejemplo de los conejos, podemos explicar el aumento desmedido de ellos en Australia: al haber sido llevados a un lugar donde ya no exist�an los factores que los controlaban, se reprodujeron desproporcionadamente. Pero, �est�n entonces los conejos adaptados en ambos ambientes? Definitivamente s�. Los conejos est�n adaptados tanto en Australia, donde crecieron mucho, como en su tierra natal, donde su densidad es siempre m�s baja. De este ejemplo podemos concluir que el estar adaptado no quiere decir que la poblaci�n tenga el mayor n�mero posible de individuos, sino en contender con el ambiente de tal manera que la poblaci�n no se extinga de ese particular medio ambiente. Los conejos est�n adaptados a sus enemigos naturales y de esa adaptaci�n depende su densidad.
Pero... �qui�nes son los enemigos naturales de los conejos? Son varios. Uno de los m�s importantes es el virus de la mixomatosis. Este virus normalmente mata a los conejos que ataca. As�, despu�s de que los conejos se hicieron una peste en Australia, se introdujo una cepa virulenta del virus que inmediatamente empez� a causar una gran mortandad entre ellos. Aun as�, �stos no desaparecieron de Australia, aunque la poblaci�n se mantuvo en densidades muy bajas. Estos hechos refuerzan nuestra conclusi�n de que los conejos est�n adaptados al virus, puesto que aunque la enfermedad causa mucha mortalidad no extingue completamente a la poblaci�n. Desde el punto de vista de los virus el problema tambi�n es muy interesante: aquellos muy virulentos se reproduc�an menos que los que lo eran en menor proporci�n. Esto se deb�a a que mataban muy r�pidamente a los conejos y dejaban menos descendencia: eran transmitidos por los mosquitos con menor frecuencia. Por tanto, de la poblaci�n de virus se seleccion� a aquellos que a la larga no extingu�an a la población de conejos, o lo que es lo mismo, a los menos virulentos. De hecho todos los depredadores y los par�sitos est�n enfrentados en su adaptaci�n al ambiente a dos alternativas: por un lado deben de adaptarse en su eficiencia para atacar o explotar a su presa u hospedero, puesto que ellos son su recurso de sobrevivencia, y por otro, a no especializarse demasiado, ya que si son muy eficientes en su depredaci�n o infecci�n acabar�n por extinguirlo. Esta concepci�n de adaptaci�n al medio no es exactamente la "sobrevivencia del m�s apto" como dir�a Darwin, sino la sobrevivencia del "suficientemente apto" que no acaba con su recurso. As� pues, y como conclusi�n, el m�s apto en nuestro ejemplo no ser� jam�s el que atrape m�s eficientemente a las presas.
EL ARTE DE PARECERSE A OTROS: EL MIMETISMO
�Qui�n no ha conocido a una persona que cambia su personalidad estando con
otros? �sta se parece a sus interlocutores en su forma de pensar y actuar en
pocos minutos. La utilidad de esta conducta puede ser muy debatida entre los
seres humanos, pero en la naturaleza este fen�meno es uno de los ejemplos m�s
bellos de c�mo los organismos se adaptan a su ambiente(Figura 12).
Figura 12. El mimetismo es un mecanismo de adaptación muy frecuente.
La serpiente Geophys semi oliata que no es venenosa, es casi indistinguible
de una coralillo (Micrurus limbatus) (b).
�Qu� ventaja puede tener el parecerse a otros? Existen especies de mariposas que se parecen entre s� de tal manera que llegan a ser casi indistinguibles. Este fen�meno ya lo describimos cuando mencionamos que las especies emparentadas se parecen.
La diferencia entre parecerse por tener ancestros comunes recientes y el mimetismo es que en �ste las especies no est�n tan emparentadas, es decir que pertenecen a grupos diferentes. Hay varias razones por las que es ventajoso parecerse a otra especie. El mimetismo, en el cual la ventaja parece ser m�s clara, incluye dos especies: una que act�a como modelo y otra como mim�tico. El sistema mejor conocido de mimetismo es el que se presenta entre dos especies de mariposas: una de ellas, el modelo, es t�xica para las aves que podr�an depredarlas; la otra, el mim�tico, no lo es, pero al parecerse a la primera los depredadores ya no la atacan porque la confunden con la especie que es t�xica. La ventaja de este tipo de adaptaci�n es entonces que la mariposa mim�tica, que normalmente ser�a comida por los depredadores, en un ambiente donde los modelos son m�s comunes es mucho menos depredada.
Puede tambi�n ser ventajoso parecerse a otra especie no s�lo porque �sta sea t�xica sino por presentar otro tipo de peligrosidad. Por ejemplo, hay moscas que se parecen a las avispas, a pesar de pertenecer a grupos de insectos muy diferentes. Otro ejemplo de mimetismo que ha maravillado al hombre es aquel que involucra el parecerse a otra especie para parasitarla. Este fen�meno es m�s o menos com�n en los p�jaros cucos o cuclillos que ponen huevos que se parecen mucho (aunque son un poco m�s grandes normalmente) a otros puestos por otras especies de aves. Este fen�meno facilita el comportamiento de los cucos estos ponen huevos en los nidos de otras especies de tal manera que la crianza de sus polluelos sea realizada por una madre de un especie �completamente diferente! El ejemplo m�s ilustrativo de este fen�meno lo muestra la especie africana de cuco Chrysococcyx caprius, que tiene poblaciones que ponen huevos muy parecidos al gorri�n Eupletes oryx de color azul-verdoso. Estos cucos en otras poblaciones, los ponen muy parecidos a los de otro gorri�n el Ploceus velatos: moteados sobre fondo blanco. En este caso, como en los que vimos antes, la adaptaci�n depende del ambiente en el que vive el organismo: los huevos de color azul-verdoso no ser�an adaptativos en lugares donde existe el gorri�n con huevos moteados.
El parasitismo de los cucos es todav�a m�s dram�tico cuando los polluelos eclosionan. Por ejemplo, en el cuclillo Cuculus canorus el polluelo eclosiona aproximadamente dos d�as antes que los de sus padres "adoptivos". As� el peque�o cuclillo durante los cuatro primeros d�as se dedica a echar del nido los huevos de la especie hospedera en una forma de lo m�s grosera. Una vez solo, el intruso recibe toda la comida que sus padres adoptivos traen al nido. Si el polluelo no tuviera esta actitud tan mal educada, probablemente la comida no alcanzar�a, ya que, cuando este llega a adulto es incluso m�s grande que sus padres adoptivos.
�Qu� ventajas les representa a los padres del cuclillo el ir dejando a sus peque�os por todos lados? Ya vimos que el cuidado de ellos est� asegurado por su conducta con los otros huevos del nido, que son expulsados. Los padres se "liberan" as� del compromiso y el gasto que representa el cuidado de sus polluelos aumentando la cantidad de hijos que una pareja puede tener y por lo tanto su adaptaci�n. Este tipo de mimetismo es uno de los ejemplos m�s bellos de adaptaci�n de los organismos al medio ambiente.
A VECES LA ADAPTACI�N PUEDE NO SER TAN APARENTE
Cuando vemos dos palomillas, una clara y otra oscura, o cuando comparamos los huevos del cuclillo con los de su hospedero, el fen�meno de adaptaci�n es muy claro. Sin embargo los organismos tienen adaptaciones que involucran caracteres que no siempre podemos ver a simple vista. Ejemplo de ellos son las plantas que se adaptan a condiciones de poca iluminaci�n en ambientes como el suelo de un bosque o una selva, o aquellos que lo hacen a lugares con mucha luz. En muchos de estos casos la apariencia de la hoja es muy similar, pero no es necesariamente la forma o el tama�o de �stas lo que los hace estar adaptados a diferentes niveles de luz, sino los mecanismos fisiol�gicos encargados de llevar a cabo la fotos�ntesis.
Este �ltimo ejemplo se refiere a la adaptaci�n fisiol�gica que tienen que hacer algunas plantas a diferentes niveles de contaminaci�n del ambiente. En estos casos el aspecto de las hojas, las flores y las ra�ces no difiere entre aquellos individuos adaptados a condiciones contaminadas y aquellos que no lo est�n. Aun as�, cuando se colocan diferentes individuos en tierra con diversos grados de contaminaci�n se puede ver que el crecimiento de plantas que provienen de lugares contaminados es mayor en tierras con metales pesados que el de plantas que provienen de lugares no contaminados. Esto nos indica claramente que aquellas ya han logrado adaptarse fisiol�gicamente al ambiente son capaces de soportar la toxicidad de los metales pesados, de crecer y reproducirse.
Este fen�meno se ha descrito en una gran cantidad de especies de plantas, la mayor�a de ellas del grupo de los pastos (gram�neas). Los bi�logos empezaron a darse cuenta de �l al observar que en algunos lugares donde se empezaba a trabajar una mina y que por tanto hab�a por ejemplo, una alta concentraci�n de zinc o cobre s�lo algunas especies pod�an crecer. Analizando plantas de la misma especie que crec�an en �reas no contaminadas observaron que su crecimiento se ve�a disminuido si las transplantaban a �reas con altas concentraciones de metales pesados. De hecho el fen�meno de adaptaci�n al medio puede llegar a ser muy r�pido: el cambio casi completo de palomillas claras a oscuras no llev� m�s de 100 a�os, y el de las plantas que acabamos de ver unos 50.
En los ejemplo que hemos visto hasta ahora la adaptaci�n es un fen�meno muy bien definido. La existencia de un car�cter en una poblaci�n (el color de la palomilla o la resistencia a altas concentraciones de metales pesados en pastos) puede ser explicado por razones ambientales. La tendencia natural despu�s de encontrar un fen�meno consiste en generalizar. Pensar en por qu� existen personas con el pelo oscuro o los ojos claros, o por qu� los �rboles son de una manera o de otra. Muchas personas se han preguntado, por ejemplo, �para qu� sirve el l�bulo de la oreja? �Me sirve para sobrevivir o adaptarme mejor? La respuesta en este caso parece ser un rotundo no. No lo es ni siquiera porque all� se cuelguen los aretes.
As� pues de las diferentes caracter�sticas que existen en los organismos algunas son claramente adaptaciones al ambiente, mientras que otras, como el l�bulo de la oreja, parecen existir por razones m�s oscuras. Hay todav�a un tercer grupo de caracter�sticas que a primera vista no es obvio que lo sean como tampoco que no lo sean. �Por qu� hay rosas de tantos colores?, �est�n adaptadas a ambientes diferentes como las palomillas? �Por qu� hay chiles largos, anchos, chiquititos? �Son adaptaciones? �C�mo hacer entonces para entender qu� tan generalizado est� este fen�meno?
LA CIENCIA AVANZA PASO A PASITO
Cuando descubrimos un fen�meno, como en nuestro caso la adaptaci�n, quisi�ramos entenderlo lo mejor posible en todas sus facetas. Un cient�fico entiende a la naturaleza bas�ndose en aproximaciones a la realidad. La observaci�n de que la frecuencia de palomillas oscuras aumentaba llev� a la sugerencia de que si �stas descansan de d�a en el tronco de los �rboles, debe de haber un factor que mata m�s frecuentemente a las oscuras que a las claras en un tronco claro. La existencia de aves, depredadores diurnos, llev� entonces a contabilizar la sobrevivencia de palomillas en ambientes contaminados y sin contaminaci�n.
Todo este proceso se puede resumir en tres palabras: OBSERVACI�N - MODELO - EXPERIMENTO. Es decir, de una observaci�n el cient�fico se forma una idea de c�mo puede ser la realidad; a partir de ella crea un modelo y con �l predice qu� otros aspectos debe de tener para llegar a ser un modelo lo m�s fiel posible. Para esto se hacen posteriormente experimentos que ayuden a entender si esas son o no ciertas. En caso que no lo sean puede suponerse que el modelo est� mal y por tanto debe modificarse repitiendo una vez m�s el proceso de an�lisis. Para entender m�s cosas acerca de la adaptaci�n vamos a seguir este procedimiento. Regresemos una vez m�s a nuestro ejemplo de melanismo industrial con la polilla Biston betularia. Recordemos que la observaci�n original consisti� en que las polillas de color oscuro aumentaban en relaci�n a las claras. �Qu� fen�menos pueden estar produciendo este efecto? Existen cinco cuando menos. Veamos.
Muchas veces la frecuencia de una variante en una poblaci�n se debe a que hay inmigraci�n de individuos de una donde predomina un tipo de individuo a otra donde predomina uno distinto.
En poblaciones humanas estos eventos han existido y existen, de hecho, en todos los pa�ses. La influencia en Europa de las culturas asi�ticas se observa muy claramente si analizamos el parecido entre europeos de diferentes �reas y asi�ticos: los europeos orientales son mucho m�s parecidos a los asi�ticos que los occidentales, no solamente en el aspecto f�sico sino tambi�n en el tipo de sangre: la frecuencia del tipo de sangre B en Europa oriental es m�s parecida a la que existe en Asia que a la que encontramos en Europa Occidental.
As� una migraci�n de palomillas oscuras de otras poblaciones podr�a explicar el aumento en la frecuencia de ellas. Lo m�s probable entonces es que encontremos en zonas cercanas poblaciones con una alta frecuencia de palomillas oscuras.
Ya vimos que el gene que determina el color claro de las palomillas domina sobre aqu�l que determina el color oscuro. Es necesario recibir el gene oscuro de ambos padres para expresar el color oscuro. Supongamos ahora que existen diez palomillas en una poblaci�n. De ellas dos son oscuras (RR) y ocho son claras con un gene claro y uno oscuro (DR). Si en esta poblaci�n la formaci�n de parejas depende del aspecto, las palomillas oscuras buscar�n a las oscuras y las claras se aparear�n s�lo con claras. Despu�s de una generaci�n en la que cada pareja tiene dos palomillas la estructura de la poblaci�n ser� como sigue: de la cruza de las dos palomillas oscuras se producir�n dos oscuras, y de las cuatro cruzas entre dos palomillas claras se producir�n dos claras con dos genes claros (DD), cuatro claras con un gene claro y otro oscuro (DR) y dos oscuras (RR). En esta generaci�n entonces ya no hay dos palomillas oscuras como en la primera generaci�n sino que habr� �cuatro! De hecho si continuamos este proceso en el que las palomillas oscuras se cruzan con oscuras y las claras con claras, en algunas generaciones (aproximadamente de seis a ocho) habr� seis palomillas oscuras y cuatro claras. Por tanto, la proporci�n de palomillas oscuras puede aumentar no s�lo porque est�n inmigrando de otras partes o porque est�n muriendo menos que las claras sino porque el patr�n de apareamiento puede cambiar y rearreglar los genes de los individuos. Pero �Por qu� suponemos que las palomillas oscuras se aparean s�lo con las oscuras? En principio podr�an ser dos las razones. La primera consiste en que visualmente las palomillas prefieren a aquellas que se les parecen. La segunda ser�a que las palomillas se cruzan entre parientes: los hijos crecen cerca de sus padres o hermanos y entonces se cruzar�an con las parecidas no porque las elijan sino porque est�n m�s cerca. Este fen�meno, el aumento en la frecuencia de un car�cter determinado por genes que no son dominantes, ha ocurrido tambi�n frecuentemente en familias reales (que se casan entre parientes), lo que ha provocado que enfermedades cuyos genes est�n "escondidos" en individuos que tienen un gene que domina y otro que no, se expresen. Tal es el caso de la hemofilia en la familia real inglesa, por ejemplo.
LA TORMENTA QUE NO MAT� A DOS PALOMILLAS OSCURAS.
En l�neas anteriores vimos c�mo las aves que comen palomillas eligen a aquellas que son m�s aparentes en el ambiente en el que viven. Podr�a claramente haber factores que las maten que no distingan entre si son claras u oscuras. Si en un �rbol, por ejemplo, est�n descansando diez palomillas, cinco claras y cinco oscuras, y durante una fort�sima tormenta cae un rayo, todas podr�an morir o quiz� ninguna. Las palomillas estar�an como jugando una ruleta rusa. Supongamos la posibilidad de que s�lo dos de las oscuras sobreviven al rayo (este hecho puede ocurrir en una de cuatro ocasiones). Esto provocar�a que en la siguiente generaci�n todas las palomillas fueran oscuras. La frecuencia de �stas por tanto habr� aumentado como en el caso en el que hab�a selecci�n natural por las aves, pero no porque un factor est� seleccionando a las palomillas oscuras sino �s�lo por suerte! Por supuesto este efecto cambiar� dependiendo de si hay m�s o menos palomillas: es m�s probable que s�lo queden oscuras cuando mueren m�s que cuando mueren menos. Si, por ejemplo, mueren nueve de cada diez y hay diez en un �rbol, la probabilidad de que quede una oscura es una en cinco. El n�mero de palomillas que sobreviven determina entonces la probabilidad de que un fenotipo se haga m�s frecuente por factores de mortalidad que no son selectivos.
Por lo tanto podr�a darse el caso que el aumento en la frecuencia de palomillas oscuras se deba, no a una depredaci�n selectiva por parte de las aves, sino a un factor de mortalidad que es independiente del color de la palomilla, el cual, por razones de suerte, dej� sobrevivir solamente a las oscuras.
LO QUE ME HERED� MI PAP� NO ES LO QUE SOY
Por �ltimo podr�amos tener el caso de que una palomilla naci� clara y algo del ambiente la convirti� en oscura. Por ejemplo, se sabe que la contaminaci�n ambiental provoca en los individuos cambios gen�ticos que no fueron heredados de sus padres. A estos cambios se les llama mutaciones. A partir de esto podr�amos perfectamente proponer que los cambios en la poblaci�n de palomillas fueron producidos por un factor ambiental, esto es, por mutaciones gen�ticas que no heredaron, que hizo que las que antes eran claras ahora se volvieran oscuras. Esto tambi�n podr�a explicar el aumento observado de palomillas oscuras.
Hay entonces cinco maneras diferentes en las que la frecuencia de palomillas oscuras puede haber aumentado. Ya vimos que una de ellas (aqu�lla en la que la coloraci�n protege a las palomillas de ser comidas por las aves) representa un fen�meno de adaptaci�n al medio ambiente, y que los dem�s, por razones no adaptativas y en algunos casos hasta accidentales, podr�an incrementar su frecuencia. Por tanto, las palomillas est�n adaptadas a su ambiente, pero no todos los caracteres deben su presencia en una poblaci�n a fen�menos de adaptaci�n al medio.
Para distinguir entre las diferentes alternativas se deben de llevar a cabo tanto experimentos en el campo, como observaciones en condiciones naturales. Podr�amos por ejemplo ver cu�l es el patr�n de apareamiento en la poblaci�n de palomillas, o analizar que tanta migraci�n hay entre las poblaciones. De hecho cada una de las causas puede ser analizada para evaluar su importancia relativa en el aumento de las palomillas oscuras en la poblaci�n.
�DE D�NDE VINO LA PRIMERA PALOMILLA OSCURA?
Regresemos moment�neamente a un asunto cr�tico de nuestra historia. Para que las aves pudieran elegir entre las palomillas tendr�a que haber habido claras y oscuras. Antes de la revoluci�n industrial los troncos de los �rboles eran claros. �C�mo aparecieron entonces las primeras palomillas oscuras? La contestación m�s sencilla se le ocurri� hace 150 a�os a Jean B. Lamarck y consiste en suponer que el cambio en el color de los troncos de los �rboles indujo de alguna manera la aparici�n de palomillas oscuras. Si pudi�ramos resumir este mecanismo dir�amos que el ambiente produjo una mutaci�n que transform� a una clara en una oscura; �sta fue posteriormente seleccionada en troncos contaminados y as� aument� el n�mero relativo de palomillas oscuras.
Cuando Darwin elabor� su teor�a acerca del origen de las especies por medio
de la selecci�n natural, �l tambi�n pensaba como Lamarck que el ambiente hab�a
producido un cambio gen�tico en las palomillas. Tuvo que pasar medio siglo para
que se descubriera la manera c�mo hab�an aparecido las primeras palomillas oscuras.
Se encontr� que independientemente del ambiente, mutaciones gen�ticas las generan
continuamente y con una frecuencia muy baja (entre una en 10 mil y una en 100
mil). No existe entonces un prop�sito de la mutaci�n: hace 300 a�os cuando todav�a
no hab�a contaminaci�n ambiental las palomillas oscuras aparec�an con la misma
frecuencia que hace 100 a�os cuando los troncos de los �rboles empezaron a oscurecerse.
Figura 13. La forma con que las frecuencias de las mariposas de distintos
colores puede cambiar son, por (a) mutaci�n o deriva gen�tica (b), sistemas
de apareamiento y (c) selecci�n y migraci�n.
As� pues en todos los organismos se est�n generando continuamente individuos diferentes por medio de mutaciones gen�ticas. Este fen�meno produce una gran cantidad de variantes sobre las que el medio ambiente selecciona las mejor adaptadas, las cuales dejar�n m�s hijos y aumentar�n su frecuencia en la poblaci�n. Algunas otras variantes pueden aumentar su frecuencia en la poblaci�n por la forma como se aparean los individuos, porque provienen de otra poblaci�n, por mero accidente en la manera en que mueren los individuos o porque la mutaci�n gen�tica los est� produciendo continuamente (Figura 13).
Ahora que ya revisamos c�mo es que las poblaciones pueden ir cambiando en el tiempo quisiera entrar al aspecto central de la preocupaci�n de Darwin: �c�mo es que se origina una nueva especie a partir de especies preexistentes? En el cap�tulo III trataremos de analizar este problema.
