RESULTADOS DE LA SELECCIÓN NATURAL

Todos los organismos presentes en la Tierra somos producto de la evolución por medio de la selección natural. Las plantas cultivadas y los animales domesticados son, además, producto de la selección bajo la influencia de la domesticación. No obstante, los ejemplos que describen en detalle cómo ocurre el proceso de selección natural no son muchos. La razón es que resulta en extremo difícil documentar apropiadamente los intrincados procesos de selección sobre los individuos de una especie en condiciones naturales, especialmente si ésta es una especie longeva. Además, existe el problema, ya antes mencionado, de determinar con un buen grado de certeza la proporción en que las condiciones ambientales o la herencia determinan las características de los individuos que definen su capacidad de sobrevivencia o de reproducción.

Existen algunos ejemplos muy conocidos y razonablemente bien documentados, como los que referiré en seguida, que ilustran los resultados de la selección natural. Que éstos sean los que más frecuentemente se mencionan no significa que no haya otros, sino que constituyen los que se han podido documentar más fácilmente. Existen muchos más ejemplos registrados en la literatura especializada, quizá no tan claramente documentados pero tanto o más impresionantes para ilustrar los efectos de la selección natural sobre los organismos.

1. El caso de las polillas desaparecidas. Cuando consideramos la acción de los contaminantes del ambiente pensamos en efectos directos sobre los organismos, tales como envenenamiento, daños físicos, etc. Existen sin embargo otros efectos de tipo indirecto que influyen en la sobrevivencia de las especies que habitan un ambiente contaminado. Tal es el caso del fenómeno conocido como el "melanismo industrial" y que está bien ilustrado con el ejemplo de la polilla, Biston betularia, que vive en una amplia extensión de la Gran Bretaña. La polilla, de hábitos nocturnos como la gran mayoría de estos lepidópteros, descansa de día posada sobre la corteza de los árboles. Dado que en la mayoría de los individuos el patrón de coloración de sus alas es de fondo blanco con motas parduscas, las polillas se confunden excelentemente con los líquenes, que crecen adheridos a la corteza de los árboles, ya que éstos tienen el mismo color y textura que sus alas. Sin embargo, en la polilla también existen formas mutantes melánicas, es decir, individuos cuyo color de alas es mucho más oscuro y que por lo tanto no sólo no pueden confundirse con el fondo blanquecino de los líquenes sino que destacan notablemente en el mismo. Estas polillas constituyen el alimento de varias especies de aves, que al cazar de día las detectan posadas en la corteza de los árboles. Aunque las aves se alimentan de ambas formas, las antes melánicas están menos adaptadas al ambiente de cortezas claras ya que son siempre más fáciles de detectar que las normales de color claro, por lo que su probabilidad de sobrevivencia es mucho menor que la de las normales; en consecuencia, estas últimas logran llegar a la madurez y a cruzarse, muy probablemente, con machos de color normal, dejando progenie fundamentalmente no melánica y siendo por lo tanto dominantes en abundancia. Las formas melánicas, más depredadas, no llegan a desaparecer porque las aves no son tan buenas cazadoras como para eliminarlas del todo y porque además las mutaciones melánicas parecen ocurrir en forma recurrente.

6

Efecto de camuflaje de la forma típica (clara) y la melánica (oscura) en árboles limpios y con líquenes, y ennegrecidos por el hollín y sin líquenes. En cada árbol están las dos formas de Biston betularia.

El ambiente en que las referidas polillas viven se vio bruscamente modificado con el advenimiento de la Revolución industrial por el uso masivo de carbón para alimentar las grandes calderas generadoras del vapor que impulsaba a la industria inglesa de fines del siglo XVIII y gran parte del XIX. El hollín producido al quemar carbón de mala calidad en las fábricas, especialmente del noroeste de Inglaterra, era transportado por el viento y empezó a depositarse en todos lados: edificios, casas, praderas, árboles, ennegreciendo sus superficies. Así, los líquenes que cubrían la corteza de los árboles también se cubrieron de hollín y murieron en su mayoría dado que son organismos muy delicados que no resisten sustancias contaminantes. Por lo tanto la corteza de los árboles, de color claro en el pasado, empezó a oscurecerse tanto por la desaparición de los líquenes como por la deposición del hollín. A mediados del siglo XVIII las formas claras dominaban a las melánicas en una proporción de 99%. Hacia el final del mismo siglo la situación habla cambiado drásticamente: sólo 1 o 2 % de la población era de formas blancas; las melánicas se habían vuelto claramente dominantes. ¿Qué fue lo que causó este profundo cambio en las características de esta especie de polilla en el transcurso de menos de 50 años?

18

Figura 5. Efecto de los tres principales tipos de selección sobre una especie imaginaria. Supóngase que se trata de un ave y que el eje horizontal describe tamaños de picos, de pequeños a la izquierda a grandes a la derecha, y el eje vertical el tamaño de la población. Las flechas hacia arriba significan los fenotipos (en este caso el tamaño de los picos) favorecidos por la selección natural, y hacia abajo los desfavorecidos. La selección modifica el rango de tamaño de picos como se indica en las curvas inferiores.

Al oscurecerse la corteza de los árboles, las formas claras empezaron a ser mucho más notorias y fácilmente detectables por sus depredadores, mientras que las formas mutantes melánicas eran capaces de confundirse cada vez mejor en ese nuevo ambiente contaminado por el hollín, con lo que aumentaba su probabilidad de escapar de la depredación de las aves.

Con la introducción de la energía eléctrica para remplazar al vapor y la imposición de una reglamentación rígida para usar combustibles menos contaminantes, los bosques del noroeste de Inglaterra empezaron a descontaminarse, la corteza de los árboles comenzó lentamente a ser cubierta de nueva cuenta por los mismos líquenes blanquecinos y la situación se asemejó poco a poco a la de la época preindustrial. Las polillas respondieron a este cambio ambiental con un incremento del porcentaje de formas claras. Este ejemplo de selección natural en el caso del melanismo industrial no es exclusivo de la Biston betularia. También se ha observado en numerosas especies de otros insectos en la misma zona y en otras de Europa. El melanismo industrial, aparte de constituir un claro ejemplo del efecto del ambiente para producir una selección direccional sobre el contingente genético de una especie (Fig. 5), indica que la tasa de selección en cierto tipo de mutaciones, como la melánica, puede ser muy alta, ya que hay una respuesta muy sensible a los cambios del ambiente y por lo tanto la velocidad de cambio es grande.

2. El caso de los anémicos saludables. La anemia es una enfermedad caracterizada por la reducción de glóbulos rojos en el torrente sanguíneo; dependiendo de su gravedad puede ser mortal y tiene diversos orígenes: mal funcionamiento de la médula ósea que produce los glóbulos rojos o eritrocitos; deficiencias de minerales (hierro principalmente) o vitaminas (B₁₂), o enfermedades hereditarias. Entre éstas se encuentra la anemia falciforme, llamada así porque los glóbulos rojos de las personas afectadas, en lugar de ser circulares y gruesos (como si fuesen pastillas de menta), tienen forma ahusada y están aplastados. Esta deformación produce una considerable reducción de su volumen, lo cual a su vez disminuye el contenido de hemoglobina y, en consecuencia, su capacidad de acarrear oxígeno, su principal función. La anemia falciforme es producida por un mutante de la hemoglobina conocido como hemoglobina S (HS) y por lo general resulta fatal; los individuos mueren casi siempre antes de llegar a la adolescencia. Las personas que sufren esta severa enfermedad son las que han recibido la mutación por parte de ambos progenitores, es decir, son homocigotos (HS-HS) para esa característica. Existen también muchas personas que sufren parcialmente de esta enfermedad puesto que son heterocigotos (HN-HS), ya que sólo uno de sus progenitores era portador de esta mutación. Una persona heterocigótica tiene menos hemoglobina por volumen de sangre que una normal y por lo tanto puede sufrir debilidad y anemia, lo cual deteriora su salud. Por su carácter aparentemente no adaptativo, la anemia falciforme debería haber desaparecido hace mucho. Sin embargo, es muy común entre los habitantes de África central y occidental, del Medio Oriente y de partes de la India, aunque también se presenta en otras regiones, fundamentalmente debido a la migración de grupos de estas zonas en tiempos del tráfico de esclavos. Hay lugares en África en los que cerca de la mitad de la población es heterocigota en relación con el gene de la anemia falciforme. ¿A qué se debe esto?

19

Contraste entre glóbulos rojos normales en forma de disco y glóbulos falciformes en la sangre de una persona que padece anemia falciforme.

La distribución de las altas incidencias de anemia falciforme coincide con áreas de incidencia de la malaria falciparum, la forma más severa y con frecuencia mortal de esta infección causada por el Plasmodium falciparum, un protozoario parásito de los glóbulos rojos del hombre. Las personas con hemoglobina normal (HN-HN) son muy susceptibles a la malaria y con frecuencia sucumben a esta enfermedad, mientras que los portadores del gene mutante en forma homocigota son muy resistentes a la infección del parásito, ya que los eritrocitos deformados y de poco volumen no permiten el desarrollo adecuado del parásito en su interior, por lo que la infección nunca ocurre. Sin embargo, la anemia es tan severa en estos individuos que nunca llegan a vivir muchos años. Por otro lado, los heterocigotos (HN-HS), en los que sólo una proporción de sus eritrocitos son falciformes, presentan resistencia a la infección por parte del plasmodio de la malaria y son lo suficientemente robustos para no sufrir severamente los efectos de la anemia. La selección natural ha causado en este ejemplo un caso de selección balanceadora o estabilizante (Fig. 5), en el que un gene mutante que es letal en los homocigotos se conserva en los heterocigotos que han adquirido una adaptación favorable a las condiciones de su medio, que incluye el alto riesgo de contraer la malaria falciparum.

3. El caso de las moscas con ojos multicolores. Acaso no exista otro organismo mejor estudiado que esas pequeñas moscas que vuelan alrededor de los plátanos y de otras frutas en fermentación y que pertenecen al género Drosophila, ni área de la biología (excepto la medicina) que se haya desarrollado tanto sobre la base del conocimiento de un solo organismo (las moscas de la fruta) como la genética. Desde los inicios de esta ciencia se han llevado a cabo numerosos estudios sobre las mutaciones encontradas en el color de los ojos de las moscas de la fruta, los que por lo general son rojos oscuros. Se ha encontrado una amplia gama de colores que van del guinda al blanco, pasando por el bermellón y el rosado. Estos colores, que son el resultado de mutaciones, no son frecuentes en la naturaleza, lo cual se ha interpretado como que las mutaciones que los producen no tienen el mismo valor adaptativo de la característica normal de ojos rojos oscuros. La suposición se ha confirmado en diversos experimentos y observaciones en el laboratorio. Cuando los mutantes del color de ojos se cruzan en poblaciones controladas con los individuos de color de ojos normal, acaban por ser remplazados por las características de color normal en unas cuantas generaciones, incluso a pesar de que numéricamente pudieran ser más abundantes al inicio del experimento (Fig. 6). Los mutantes disminuyen en número debido a que los machos tienen apenas 50% de la capacidad para cruzarse que tienen los machos normales. Este caso es muy interesante puesto que demuestra la rapidez con que puede ocurrir la evolución cuando las características confrontan un grado moderado de selección direccional.

18

Figura 6. Resultados de un experimento de hibridación con la fruta de la mosca. Las curvas indican la desaparición predicha y observada en la frecuencia del gene mutante de color rojo bermellón. Al enfrentarse a la competición con moscas de ojos de color normal, los mutantes casi desaparecen en 17 generaciones (un poco más de un año).

La selección disruptiva está poco estudiada y documentada y es el resultado de la actuación de dos (o a veces más) normas adaptativas y que puede involucrar apareo selectivo entre individuos del mismo genotipo.

4. El caso de la sobredosis de antibióticos. Con qué frecuencia vemos a nuestro rededor amistades que toman antibióticos (penicilina, estreptomicina, terramicina, etc.) al menor síntoma de enfermedad, como si fuesen golosinas. Cuántas veces también hemos escuchado a los médicos aconsejar en contra del uso indiscriminado de estos medicamentos. La razón no es solamente que puedan producir un daño en la persona que los ingiere, sino que reside en un hecho que tiene mucho que ver con la selección natural y la evolución. Los antibióticos son sustancias producidas naturalmente por algunos organismos y que inhiben el crecimiento o la vida de otros, de aquí su nombre: anti (contra), bióticos (vida). El mejor conocido de ellos es la penicilina, producida por hongos filamentosos pertenecientes al género Penicillium, que crece sobre ciertos medios en fermentación y que fue descubierta accidentalmente en 1929 por Alexander Fleming cuando se le contaminaron cultivos de un estafilococo que estaba estudiando con esporas de Penicillium notatum. Fleming notó que alrededor de las esporas del penicilio había una zona en la que la bacteria estudiada no se desarrollaba. Al reproducir el moho que había infectado sus cultivos de bacterias, encontró que producían una potente sustancia que inhibía por completo el desarrollo no sólo del estafilococo que estaba estudiando, sino de muchas otras bacterias, incluyendo las que infectaban al hombre causándole muchas enfermedades. De este descubrimiento accidental surgió la producción masiva de penicilina que se aplicó primero experimentalmente y luego de manera generalizada en los campos de batalla y hospitales de la segunda guerra mundial, salvando miles de vidas. Actualmente Penicillium chrysogenum es una de las fuentes más importantes de producción de penicilina, uno de los muchos antibióticos en uso en la medicina.

Las bacterias, incluidas las que atacan al hombre, tienen una elevada tasa de reproducción; en condiciones adecuadas se pueden reproducir por división binaria cada 20 o 30 minutos, por lo que en cuestión de unas cuantas horas pueden producir decenas de miles de millones de individuos, lo que representa una seria infección en una persona contagiada por estos organismos. La ingestión de cualquier antibiótico por esa persona representa un cambio drástico en el medio en que la bacteria se desarrolla y el medicamento actúa entonces como un factor de selección natural sobre los individuos de dicha bacteria. Muchos mueren y la infección cede, con lo que la persona enferma se alivia. Sin embargo, como en todo caso de selección natural, es posible que en el tiempo en el que actúa el antibiótico se produzcan individuos mutantes que resulten resistentes al medicamento. Debido a la velocidad de reproducción de estos organismos microscópicos, los mutantes resistentes pueden reinvadir el organismo del enfermo o liberarse y contagiar a otra persona ocasionándole una infección más severa para la cual el mismo antibiótico será menos efectivo. Debido a que las bacterias se reproducen por división binaria, es decir un individuo simplemente se divide en dos nuevos, sin cruzarse con otro, un mutante resistente con éxito puede remplazar en cuestión de horas a la población original que era susceptible al antibiótico. Incluso algunos mutantes tienen tan buen éxito para resistir a algunos antibióticos que se vuelven "adictos" a los mismos, es decir, no pueden vivir sin ellos. Resulta evidente que un uso indiscriminado de estos medicamentos propicia en una misma persona una mayor probabilidad de producir formas resistentes a una amplia gama de antibióticos, lo cual hace muy difícil el tratamiento de enfermedades bacterianas, con el consecuente costo para la salud de la persona y de la sociedad.

Una historia similar a la de los antibióticos ocurre en el caso de los insecticidas. Estos plaguicidas se han usado con frecuencia en forma totalmente indiscriminada e irracional, en particular en países como los nuestros, tanto para fines agrícolas como sanitarios. El resultado, aparte de la destrucción generalizada de muchas formas de vida además de las plagas, es la producción de formas resistentes de la especie que se quería erradicar, lo cual genera mayor necesidad de control y crea un círculo vicioso, que no tiene salida. Esta es otra forma en la que el hombre, sin control alguno, ha cambiado profundamente el ambiente y el curso de la evolución para muchos organismos, propiciando la extinción de otros.

6 Colin Patterson, Evolution, Londres, British Museum (Natural History), 1978.

18 E.O. Wilson et al., Life on Earth, Stamford, Sinauer, 1975.

19 Richard Lewontin, La diversidad humana, Barcelona, Labor (Biblioteca Scientific American), 1984.