Material de apoyo: Lachey

fenotipo – eficacia biológica – herencia de la variación

Lamarck en su teoría propuso que la vida evolucionaba «por tanteos y sucesivamente», «que a medida que los individuos de una de nuestras especies cambian de situación, de clima, de manera de ser o de hábito, reciben por ello las influencias que cambian poco a poco la consistencia y las proporciones de sus partes, de su forma, sus facultades y hasta su misma organización».

Lamarck

¿Competitividad?

En esencia, la selección natural es reproducción diferencial de unas variantes genéticas respecto de otras. Podemos definirla más rigurosamente como el proceso que se da en una población de entidades biológicas cuando se cumplen las tres condiciones siguientes: (1) variación fenotípica (genética + medio) entre los individuos de una población, es decir, los distintos individuos de una población difieren es sus caracteres observables -su fenotipo- presentando diferencias en su morfología, fisiología o conducta; (2) eficacia biológica diferencial asociada a la variación; o sea, ciertos fenotipos o variantes están asociados a una mayor descendencia y/o una mayor supervivencia; y (3) la herencia de la variación, que requiere que la variación fenotípica se deba, al menos en parte, a una variación genética subyacente que permita la transmisión de los fenotipos seleccionados a la siguiente generación. Si en una población de organismos se dan estas tres condiciones, entonces se sigue necesariamente un cambio en la composición genética de la población por selección natural. La selección es, por lo tanto, el proceso que resulta de las tres premisas citadas. Y esto es lógicamente cierto tanto en éste como en cualquier otro mundo imaginable.

Darwin

Teoría de la evolución

Lo que Darwin hizo fue construir una teoría con la idea de clasificación de las especies de acuerdo a sus semejanzas y le quedó un esquema con muchas ramas que salían de unos pocos troncos. No podía ser casualidad. Al ver esa especie de árbol genealógico parecía que las especies estaban emparentadas y habían evolucionado a partir de antepasados comunes. Aquello inspiró a Erasmus Darwin a escribir un poema que anticipaba la evolución biológica y mucho más tarde, su joven nieto Charles lo vio clarísimo tras dar la vuelta al mundo a bordo del Beagle.  Hizo escala en las islas Galápagos y allí encontró muchas pistas. La principal fue que descubrió varias especies de un pajarillo, el sinsonte, con ligeras diferencias entre ellas, entre otras cosas en el pico. Otra pista la encontró leyendo al economista Malthus, que al empezar la Revolución Industrial y los problemas de superpoblación en las ciudades pensó que nacían muchas más personas de las que podían sobrevivir, por falta de alimentos y espacio.

Malthus: Enunció su teoría sobre población, que indicaba que la población aumentaría geométricamente, mientras que la producción de comida solo aumentaría en una proporción aritmética. De esta forma, aparecería una escasez en el largo plazo que requeriría un descenso de la tasa de natalidad.

Los principios de la selección natural 

En esencia, la selección natural es reproducción diferencial de unas variantes genéticas respecto de otras. Podemos definirla más rigurosamente como el proceso que se da en una población de entidades biológicas cuando se cumplen las tres condiciones siguientes: (1) variación fenotípica (genética + medio) entre los individuos de una población, es decir, los distintos individuos de una población difieren es sus caracteres observables -su fenotipo- presentando diferencias en su morfología, fisiología o conducta; (2) eficacia biológica diferencial asociada a la variación; o sea, ciertos fenotipos o variantes están asociados a una mayor descendencia y/o una mayor supervivencia; y (3) la herencia de la variación, que requiere que la variación fenotípica se deba, al menos en parte, a una variación genética subyacente que permita la transmisión de los fenotipos seleccionados a la siguiente generación. Si en una población de organismos se dan estas tres condiciones, entonces se sigue necesariamente un cambio en la composición genética de la población por selección natural. La selección es, por lo tanto, el proceso que resulta de las tres premisas citadas. Y esto es lógicamente cierto tanto en éste como en cualquier otro mundo imaginable.

Consideremos un ejemplo típico para ilustrar las tres condiciones definidas. Supongamos que una población de polillas está formada por individuos que son de color oscuro o de color claro. Como hay dos variantes para el carácter color, se cumple nuestra primera condición de variación fenotípica. Al seguir a ambos tipos de polilla a lo largo de su vida, vemos que en promedio las formas oscuras dejan más descendientes que las claras. Este es el segundo principio, una variante (la forma oscura en nuestro ejemplo) está asociada a un mayor éxito reproductor que la otra variante. Pero esta ventaja de la forma oscura no tendría ninguna trascendencia evolutiva si la variante oscura no fuese hereditaria, o sea, si el ser oscuro o blanco dependiera enteramente de factores ambientales, pues si así fuese los descendientes de individuos oscuros no tendrían mayor probabilidad de ser oscuros que los descendientes de individuos claros. Luego es necesario añadir el principio de la herencia de la variación. Si el color oscuro está determinado por una variante génica (o alelo), mientras que el color claro lo está por otro alelo distinto del mismo gen, el que las formas oscuras dejen más descendientes significa que el alelo oscuro aumentará su representación en la población de la siguiente generación, y por tanto la selección natural aumentará la proporción de formas oscuras. Resumiendo, la selección natural es el proceso dinámico que se da en entidades con variación, multiplicación y herencia. Hay selección natural cuando unas variantes genéticas se multiplican más que otras, y el resultado de dicha selección es el aumento en la proporción de la variantes que más se multiplican. Este enunciado es tan obvio como el decir que si hay diferencias en velocidad entre distintos objetos móviles, unos llegaran más lejos que otros, y sin embargo pocos captan que aquí radica el secreto de la existencia biológica. ¿Por qué en esta población hay más polillas oscuras que claras? Porque se han multiplicado más que las claras. ¿Por qué nosotros, y no el hombre de Neandertal, ocupamos la Tierra? Porque nos reproducimos más que ellos. ¿Por qué la mayoría de los insectos tiene dos alas en lugar de cuatro? Porque los insectos poseedores de dos alas se perpetuaron más que los de cuatro. Me replico, luego existo (en mí, o en mi descendencia), ésta es la máxima darwiniana a la que ha de referirse en última instancia toda adaptación biológica, la visión del mundo desde el prisma de la selección natural. La razón de ser en la biosfera es la reproducción o supervivencia diferencial, y nada más.

La selección natural explica las adaptaciones

En la sección previa nos ha quedado todavía una pregunta clave que contestar. ¿Por qué unas variantes dejan más descendientes o sobreviven más que otra? La respuesta a esta cuestión explica el porqué de las adaptaciones. Sigamos con el ejemplo de las polillas, que muchos lectores habrán reconocido que corresponde a un caso clásico de selección: el del melanismo industrial de la geómetra del abedul Biston betularia. En fecha tan temprana como 1848, durante la revolución industrial en Inglaterra, los naturalistas notaron que en áreas industriales contaminadas, contrariamente a lo que pasaba en zonas no industriales, las formas oscuras predominaban sobre las claras. ¿Por qué las variantes oscuras dejan más descendientes que las claras? En cuanto analizamos un poco el nicho ecológico de esta especie nos percatamos de que son muchas las interacciones de todo tipo que pueden determinar la eficacia biológica de una polilla. La capacidad de capturar alimento, la evitación de depredadores, el éxito en el apareamiento de los machos, la fecundidad de las hembras, etc., pueden ser alguno de los factores. Quizá las hembras de color oscuro sean más fecundas que las claras. Parece poco probable, sin embargo, que haya una relación entre el grado de pigmentación del cuerpo y el número de huevos que pueda dejar una hembra. Quizá los machos oscuros tengan más éxito en el apareamiento que los claros. Es posible. Un hecho significativo es que el hollín de las fábricas mata los líquenes grisáceos‑claros que habitan sobre la corteza de los árboles, donde estas polillas pasan gran parte de su tiempo, y la ennegrece. Esta evidencia nos sugiere que quizá las formas oscuras son menos conspicuas en el medio en que se desenvuelven (la corteza de los árboles) que las claras, de modo que los depredadores (aves) capturan preferentemente a estas últimas. Siguiendo este razonamiento, el británico H. B. D. Kettlewell llevó a cabo una serie de experimentos que demostraron que las formas oscuras se camuflan mejor de las aves depredadoras que la claras en la corteza de los árboles, siendo favorecidas por la selección. Por lo tanto, el color oscuro es una adaptación porque sus portadores sobreviven más –son depredados menos- que los de color claro. Las adaptaciones, esas propiedades de los organismos que tanto suelen fascinarnos, son aquellas características que aumenta su frecuencia en la población por su efecto directo sobre la supervivencia o el número de descendientes de los individuos que la llevan. Las adaptaciones son pues un producto intrínseco de la selección natural. ¿Qué determina el que una variante sea una adaptación? El contexto ecológico de cada población. Así, mientras que las formas oscuras están favorecidas en las zonas contaminadas, las formas claras, por el contrario, son miméticas en las zonas no contaminadas, siendo aquí las seleccionadas a favor. La adaptación no es una propiedad invariable, ni absoluta, sino contingente, función de cada contexto ecológico. No existe a priori un fenotipo, una forma clara u oscura, mejor. Hay que acudir siempre al contexto ecológico de cada especie para conocer la causa de una adaptación. Y éste es otro aspecto esencial del darwinismo, la contingencia de sus productos, su dependencia de los contextos ambientales por los que pasan las especies a lo largo de su historia evolutiva y que son impredecibles a priori

bioinformática

Confrontemos la teoría del este con la de la evolución

Competitividad empresarial

La nueva teoría biológica, por inacabada que se encuentre en el momento actual, cambia la noción de Vida. La nueva teoría ecológica, por embrionario que sea su estado, cambia la noción de Naturaleza. La ecología es una ciencia natural fundada por Haeckel, en 1873, que se propone estudiar las relaciones entre los organismos y el medio en el que viven.
Sin embargo, sea que la preocupación ecológica gozaba de una atención secundaria en el ámbito general de las ciencias naturales, sea porque el medio ambiente era esencialmente concebido como un molde geoclimátíco, unas veces formativo (Iamarckiano) y otras selectivo (darwiniano), en’ cuyo seno las diferentes especies viven sometidas a un desorden generalizado regido por una sola ley, la del más fuerte o el más apto, no ha sido sino en una época reciente cuando la ciencia ecológica ha llegado a la conclusión de que la comunidad de seres vivos (biocenosis) que ocupan un espacio o nicho» geofísico (bíótopo) constituyen junto con él una unidad global o ecosistema. ¿Por qué sistema? Porque el conjunto de tensiones, interacciones e interdependencias que aparecen en el seno de un nicho ecológico constituye, a pesar y a través de aleatoriedades e incertidumbres, una auto-organización espontánea.

Morin, Edgar

¿Existen diferencias biológicas en el ser humano?

La raza –el color de la piel, la forma de los ojos y los pómulos, la complexión- está en los genes. Pero estos no son los únicos factores biológicos que identifican a cada población humana. El epigenoma –un sistema de activación o silenciamiento de los genes- también se ha demostrado específico, según un estudio del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (Idibell) que publica Genome Research.

El epigenoma es, probablemente, la más reciente estrella de las investigaciones biológicas básicas. Se podría decir que es el sistema de interruptores que encienden o apagan los genes. Y su importancia va en aumento. Para entenderlo, basta pensar en que todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes. Pero unas son de músculo, otras neuronas, otras de hueso. ¿La explicación? El epigenoma, que hace que los genes correspondientes se expresen (estén activos) o no. Es como si en un inmenso manual (el genoma) estuvieran las instrucciones para fabricar todas las herramientas de una ferretería. Solo un sistema de señalizaciones hace que los operarios sepan qué necesitan para hacer martillos, y qué para hacer sierras. Y, si las mezclan, podrían acabar construyendo un martillo dentado, de dudosa utilidad salvo en videojuegos de guerra.

¿Existen diferencias culturales en el ser humano?

“Hasta la Primera Guerra Mundial había un sentimiento general de que quienes no eran europeos del norte eran seres inferiores por naturaleza o biología”, expone Marks. Según el antropólogo, a partir de entonces comenzó a extenderse la idea de que el problema no era biológico, sino cultural, lo que alumbró una concepción científica de la cultura. “Se asumía que los europeos del norte eran biológicamente equivalentes, pero que tenían una cultura mayor o mejor”. Sin embargo, apunta Marks, el segundo paso llegó al constatarse que los pueblos tecnológicamente más avanzados podían ser también los más bárbaros.

Un ejemplo citado a menudo por los historiadores es el de la rebelión del Mau-Mau que condujo a la independencia de Kenia. El movimiento nació de los africanos reclutados por Reino Unido para combatir en la Segunda Guerra Mundial. Durante las batallas en las junglas de Asia, aquellos soldados comprendieron que los británicos no eran mejores ni superiores a ellos, lo que alimentó el orgullo nacionalista y el anhelo de igualdad. Así, a mediados del siglo XX, resume Marks, se entendía que “los pueblos diferentes tenían diferentes culturas, no mejores”.

Desde su nacimiento en el siglo XVIII, la antropología física se centró en el estudio de los restos de esqueletos humanos. Su objetivo era observar los fenómenos evolutivos y de la variabilidad humana. Conforme se descubrían nuevos territorios y poblaciones, fue necesario, según los naturalistas europeos, clasificar los seres humanos según a sus rasgos. En el reino animal hablar de razas geográficas consiste en definir unas agrupaciones de individuos que se distinguen por rasgos adaptados al tipo de ambiente. En el caso del ser humano, el concepto tuvo una connotación muy diferente. De hecho, la diversidad humana no se percibía como una selección del medio ambiente (como ocurre con el color de la piel y la forma de los ojos). En su lugar, se interpretó como el reflejo de las características culturales de las muchas poblaciones del planeta.

Por ejemplo, los rasgos europeos eran considerados “superiores, equilibrados, hermosos”, y eran el reflejo exterior de la “inteligencia y la educación” que caracterizaban a todo europeo.

Se consideraban ellos mismos la raza “cumbre”.

En el otro lado estaban los rasgos africanos, considerados “primitivos y poco atractivos”, símbolo de una población “ignorante e incivilizada” según los naturalistas y antropólogos del siglo XVIII.

El contexto histórico favoreció una investigación dedicada a la clasificación de los tipos humanos. El colonialismo y la esclavitud fueron los motores que llevaron los europeos a buscar apoyos científicos para justificar sus acciones contra los indígenas. Una de las primeras herramientas que se emplearon para discriminar las diferentes “razas” humanas fue la craneología. Esta consistía en el estudio de los caracteres métricos y morfológicos del cráneo humano.

Para ello se medían los cráneos de los principales grupos poblacionales conocidos. A cada uno se le atribuía un patrón preciso de características (cráneo globular, alargado, etc.) que se correspondían con cualidades intelectivas más o menos desarrolladas. Así se estableció una jerarquía social y cultural entre los grupos humanos. Fue gracias a Blumenbach (1752-1840) que la morfología del cráneo empezó a ser utilizada sistemáticamente como parámetro para determinar la raza de procedencia de un individuo.

Para alejarse de la connotación social de la palabra “raza”, la ciencia tuvo que modificar su forma de referirse a las poblaciones humanas, y aceptar la existencia de una sola especie: el Homo sapiens.

Características

• pigmentación de la piel
• mancha pigmentaria congénita
• pigmentación del cabello, pilosidad o forma, consistencia, estructura microscópica y pilosidad corporal.
• estatura y peso
• forma de la cabeza o craneometría, lo que indica el índice cefálico, volumen cerebral y circunvoluciones
• proporciones y forma de la cara
• órbitas e índice orbital
• pigmentación de los ojos
• forma de la nariz, hueso nasal e índice nasal
• párpados (brida mongólica) y orejas
• prognatismo, forma y proporciones de la boca y labios
• esqueleto, índice pélvico y proporciones del cuello, hombros, tórax, abdomen, extremidades, genitales y esteatopigia.

Eficiencia olfativa

El sentido del olfato humano es 10 mil veces más sensible que cualquier otro de nuestros sentidos, y es el único lugar donde el sistema nervioso central está directamente expuesto al ambiente. Otros sentidos similares, tales como el tacto y el gusto, deben viajar por el cuerpo a través de las neuronas y la médula espinal antes de llegar al cerebro, mientras que la respuesta olfatoria es inmediata y se extiende directamente al cerebro. Recientes investigaciones indican que el olor estimula el sistema nervioso central, el cual modifica el estado de ánimo, la memoria, las emociones, el sistema inmunitario y el sistema endocrino; repercute en la elección de pareja, e incluso la percepción de ciertos olores puede indicar algún problema de salud. Por ejemplo, el olor a cloro en secreciones corporales como el sudor podría estar indicando que hay problemas en el riñón o el hígado, mientras que el olor afrutado del cuerpo a menudo apunta a la diabetes. También un trastorno genético llamado trimetilaminuria hace que la persona produzca un olor corporal a pescado. Ante lo ya mencionado, es importante divulgar y analizar el desconocido pero interesante sentido del olfato y su relación con nuestro sistema nervioso. Se sabe que los receptores olfativos tienen un nivel límite mínimo para ser activados, el cual puede modificarse para que aquellos se adapten a un estímulo constante. Por ejemplo, cuando entramos en una habitación muy olorosa, la mitad de la adaptación de los receptores olfativos sucede en el primer segundo después de su estimulación, es decir, modifican su nivel para ser menos sensibles, lo que evita que se desencadene una reacción nociva; después, el sistema nervioso inhibe las señales sensitivas del olfato, aunque algunos receptores se adaptan con mayor facilidad que otros.

Energía del cuerpo humano

Olvidémonos por un momento las energías solar, eólica, hidroeléctrica y la biomasa: ¿y si las fuentes renovables del futuro fuesen… los seres humanos? Todos sabemos que nuestro cuerpo genera calor. Nos damos cuenta de ello, sobre todo, cuando estamos en la cama con fiebre o después de realizar un esfuerzo físico. Es, además, esta capacidad endotérmica la que nos distingue de los reptiles y otros animales de sangre fría. La energía térmica que desprende constantemente el cuerpo humano corresponde en promedio a la de una bombilla de 100 vatios. “Cada día, un adulto libera una media de tres kilovatios hora de energía, una cantidad que podría hacer funcionar un televisor LCD durante 30 horas”

¿Cómo se regenera la piel de una herida?

Los vasos sanguíneos se abren en la zona, así que la sangre puede llevar oxígeno y nutrientes a la herida. El oxígeno es esencial para la sanación. Los glóbulos blancos ayudan a combatir las infecciones a causa de microbios y comienzan a reparar la herida. Esta etapa tarda alrededor de 2 a 5 días.

Células madre

Las células madre desempeñan una función importante en la regeneración porque pueden convertirse en muchos tipos de células del cuerpo y renovarse millones de veces, algo que las células especializadas del cuerpo (como las neuronas) no puede hacer. Las funciones principales de las células madre son mantener y reparar el tejido en el que se encuentran. Los científicos investigan si las propias células madre de una persona podrían “generar” tejido de remplazo que el sistema inmunitario del cuerpo no rechace.

El cuerpo lleva la cuenta