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Lectura: Síntesis evolutiva o teoría sintética de la evolución

Aprendizaje: Explicación de la teoría sintética y reconocimiento de otras aportaciones recientes en el estudio de la evolución de los seres vivos.

Cuando apareció la primera edición de “El origen de de las especies por selección natural” de Charles Darwin en 1859, causó una conmoción científica sin precedente por su contenido, que explicaba que las especies pueden cambiar a lo largo del tiempo y aportaba un gran número de evidencias. Además proponía un mecanismo –la selección natural– para explicar dichos cambios. En los círculos científicos su idea sobre la evolución, centrada en el principio de la variación y selección, tuvo una buena aceptación a pesar de que en ese momento se desconocían las leyes de la herencia genética.

El principio por el cual Darwin explica el cambio evolutivo es mediante la producción de variaciones entre los individuos de una población y a la supervivencia y éxito reproductivo de algunos de esos individuos en contra de otros. Sin embargo, para Darwin fue un misterio el origen de las variaciones, pero tomaba en cuenta dos posibilidades: que el ambiente puede influir o inducir variaciones y, que los caracteres adquiridos pueden heredarse. Debido a esta falta de apoyo genético la teoría darwiniana, presentaba dificultades teóricas para explicar la actuación de la selección natural sobre las variaciones (aunque eran innegables las variaciones existentes entre los individuos de cualquier población).

En esa época se pensaba que la herencia era una mezcla de las características maternas y paternas (con lo que Darwin estaba en desacuerdo) por lo que se criticaba al darwinismo, ya que en una mezcla, la variabilidad de la población tendería a desaparecer con el tiempo, y esto terminaría con el efecto de la selección natural.

El apoyo genético era fundamental para la teoría de la selección natural, y por lo tanto, era necesario encontrar dicho apoyo.

En 1866 se publicó el trabajo de un monje que trabajaba experimentando en cruzas con plantas de chícharo en un monasterio de Brunn en Austria-Hungría que ahora pertenece a la republica Checa con el nombre de Brno. El monje, de nombre Gregor Mendel publicó su trabajo en los Proceeding de la Sociedad de Historia Natural de Brunn, trabajo que aportaba los principios fundamentales de la herencia genética. Al parecer Darwin nunca conoció el trabajo de Mendel y por lo tanto nunca pudo aplicar estos conocimientos a su teoría.

Debido a la inconsistencia en la explicación de la herencia en la teoría de Darwin, es que surge el Neolamarkismo, que explica las adaptaciones de los organismos al ambiente por la influencia directa del medio sobre las estructuras orgánicas, además que el uso y desuso de los órganos según esta idea, provocaba su hipertrofia o atrofia y no aceptaban que la selección natural explicara la adaptación al ambiente.

En este escenario, un joven naturalista alemán, Augustus Weismann (1834-1914) estaba en descuerdo con la idea de la herencia de los caracteres adquiridos, y sus trabajos llevaron a sentar bases sólidas para la después llamada teoría mendeliana de la herencia –aunque Mendel publicó su trabajo en 1866, éste permaneció casi desconocido hasta 1900, y por lo tanto, no tuvo influencia en la teoría evolutiva–.

Weismann escribió en 1883 un ensayo en el que negaba el efecto de los caracteres adquiridos sobre la herencia. Postuló la idea del germoplasma o plasma germinal (término que se refiere al material genético contenido en las células germinales, como distinción respecto al término “soma”, es decir, el cuerpo). Para Weismann los individuos estaban formados por el soma que comprende el cuerpo y órganos de un individuo y el germoplasma, material hereditario contenido en las células que dan origen a los gametos (óvulos o espermatozoides) que transmiten la herencia.

Weismann creía que después de la fecundación, al comenzar el desarrollo embrionario a partir del cigoto, el germoplasma se separaba del soma, así que, nada de lo que ocurre al soma puede comunicarse a las células germinales y por lo tanto, la herencia de los caracteres adquiridos era imposible. Esto abrió el camino a la teoría de la selección natural como el proceso que explica las adaptaciones biológicas. Para demostralo, realizó un experimento en el que cortó la cola a un grupo de ratones, los cruzo y siguió haciendo lo mismo durante 22 generaciones sin encontrar alguno que naciera sin ella. Ejemplos como estos sobran en la vida diaria, como en los casos de circuncisión, en la que los circuncidados tiene hijos que nacen con prepucio, o la descendencia de los mutilados, que no nacen con las mutilaciones presentadas por los progenitores

Esta idea de Weismann se le conoció como neodarwinismo, que estaba errado en la apreciación de que el soma y el germoplasma o material genético están separados en todos los organismos. Basta recordar que casi todas las células tienen su propio material genético y que ya desde ese tiempo se observó que en la mayoría de las plantas los tejidos somáticos pueden producir células germinales. El neodarwinismo tampoco puede explicar en organismos unicelulares como las bacterias la segregación del plasma germinal del soma, puesto que están constituidas por una sola célula.

En 1900 fue redescubierto el trabajo de Mendel por el holandés Hugo de Vries (1848-1935), el alemán Carl Correns (1864-1933) y el austriaco Erich Von Tschrmak-Seysenegg (1871-1962), que expresa que la herencia se transmite de manera discreta (unidades particuladas), lo que permite incorporar este conocimiento a la teoría evolutiva. El trabajo de Mendel llevó a ver la transmisión de la herencia a través de elementos particulados (ahora llamados genes) aportados por cada progenitor y no como una mezcla. Cada elemento particulado (gene) se segrega cuando se forman los gametos y se combina independientemente con otros genes y esto es posible gracias a la recombinación de genes en la reproducción sexual. Una aportación importante de Mendel fue el conocer que ciertas características pueden enmascarar u ocultar a otras, que es el caso de la dominancia y recesividad y que otras si se pueden mezclar.

Tomando como base los trabajos de Mendel, Hugo de Vries propone una nueva teoría evolutiva opuesta al darwismo, la cual se conoció como mutacionismo, que niega el papel fundamental de la selección natural en el proceso evolutivo.

De Vries, junto con el inglés William Bateson (1861-1926) coinciden en pensar que existen dos tipos de variación, la variación ordinaria individual que se observa entre individuos de una misma especie (observa a tus compañeros de clase). Este tipo de variación, según ellos, no tiene importancia evolutiva porque nunca llega a traspasar los límites de la especie (aunque en una población existan individuos muy diferentes, nunca llegan a diferenciarse en otra especie) aún en las más severas condiciones de selección natural (ahora sabemos que esto no es cierto).

El otro tipo de variación según De Vries surge por mutación, que es la alteración espontánea de los genes, que modifican sustancialmente a los organismos y que por lo tanto pueden dar origen a nuevas especies. Las nuevas especies así originadas lo hacen rápidamente sin preparación visible y sin transición.

El mutacionismo fue rechazado por muchos naturalistas y entre ellos se encontraban los biometristas encabezados por el estadístico inglés Kart Person quienes defendían a la selección natural de Darwin como principal factor de la evolución a través de los efectos acumulados de las pequeñas y continuas variaciones individuales, tales como las que se observan entre individuos normales, con respecto al tamaño, la fecundidad, etc. Estas variaciones se denominan métricas o cuantitativas, porque se pueden medir, y no son cualitativas, como las que distinguen las diversas razas de perros y gatos, pero erróneamente pensaban que sólo las variaciones muy pequeñas pasaban de una generación a otra y sin ser limitadas por las leyes de Mendel que sólo actuaban en las variaciones discontinuas (variaciones grandes y notorias).

Mutacionistas y biometristas se enzarzaron en una polémica centrada en la cuestión de si las especies aparecen de forma repentina por mutaciones importantes, y por herencia mezclada, o de manera gradual por acumulación de variaciones pequeñas.

La controversia entre mutacionistas y biometristas se aproximó a una resolución entre 1920 y 1930 a través de los trabajos de algunos genetistas que usaban argumentos matemáticos para demostrar que no existía contradicción entre el origen de las variaciones genéticas y la selección natural y que tanto las variaciones pequeñas y grandes se debían a mutaciones que seguían las leyes de Mendel, también en este avance de la genética se descubrió que varios genes pueden en conjunto determinar una característica (poligenes) y que un solo gene puede participar en varias características (pleiotropia).

Ronald Aylmer Fisher y J. B. S. Haldane en Gran Bretaña y Sewall Wrigth en Estados Unidos contribuyeron a desechar el mutacionismo y a construir el andamiaje teórico para integrar la genética a la teoría evolutiva de Darwin, aunque tuvieron poco impacto en su época debido principalmente a que sus argumentos eran matemáticos y que la mayoría de los biólogos no los comprendían y a que eran más teóricos que experimentales, además de no explicar el proceso de la formación de especies.

El análisis de Fisher fue importante porque fue capaz de hacer un análisis matemático satisfactorio a la herencia Mendeliana en una forma conciliadora con el darwinismo biométrico de Person, demostrando matemáticamente que la cantidad de variabilidad genética en relación a la eficacia biológica, es decir, la eficacia reproductiva relativa, se halla directamente correlacionada con la tasa de cambios evolutivos provocados por la selección natural. Llegándose así a la formulación del teorema fundamental de la selección natural “La tasa con que se incrementa la eficacia biológica de la población en un momento determinado es igual a su variabilidad genética respecto a la eficacia biológica en ese momento”, o de forma más sencilla “la tasa de incremento de la eficacia biológica es directamente proporcional a la variabilidad genética en una población”.

En el modelo se Sewall Wright, la mutación, la recombinación y la deriva génica contribuyen a la construcción de genotipos variantes que posteriormente serán objeto de selección.

El modelo teórico de Fisher, que aplica la genética de poblaciones a los principios de la selección natural resuelve el problema de los caracteres discontinuos y el gradualismo ortodoxo de Darwin y de esta manera se abre la puerta para la “Nueva síntesis” a partir de 1930 y se ha asociado a nombres como Fisher (1890-1962), Sewall Wright (1889-1998), J. B. S. Haldane (1892-1964), Julian Huxley (1887-1975), Theodosius Dobzhansky (1990-1975) Ernst Mayr (1904-2005), G, Ledyard Stebbins (1906-2000) y George Gaylord Simpson (1902-1984) entre otros.

La síntesis evolutiva

En realidad la teoría sintética o síntesis evolutiva (término acuñado por Julian Huxley en 1942, para designar la aceptación de los diferentes grupos de evolucionistas anteriormente en desacuerdo, en una teoría unificada) se inició con la publicación en 1937 del libro “Genetics and the origin of species” (Genética y el origen de las especies) del ruso nacionalizado estadounidense Theodosius Dobzhansky, en dicho libro se fusiona a la selección natural con la teoría de la herencia de Mendel y se ve al proceso evolutivo como un cambio en la proporción genética de las poblaciones, y apoya su trabajo con argumentos teóricos y evidencias empíricas. Este libro es el más importante en la formulación de la teoría sintética, pues combina a la selección natural de Darwin con la genética mendeliana. Tuvo una influencia notable entre los biólogos, que aceptaron sus ideas y se vieron influenciados por ellas para producir una amplia investigación en evolución, abarcándola desde diferentes campos de la biología y la ciencia.

Los otros autores que junto con Dobzhansky pueden ser considerados los fundadores de la teoría sintética y autores de sendos libros que son pilares fundamentales de la teoría sintética son: los zoólogos Ernst Mayr con su obra “Sistemática y el origen de las especie” y Julian Huxley con “Evolución: la síntesis moderna”, el paleontólogo Georges Gaylor Simpson con su libro “Tiempo y modo en la evolución”, y el botánico George L. Stebbins con “Variación en las plantas”.

En 1947 Dobzhansky, Mayr y Simpson, junto con otros evolucionistas organizaron un Congreso en Princeton, New Jersey, USA., en donde se lograron acuerdos generales que implicaban la conjunción de los conocimientos de diferentes disciplinas en la explicación de la teoría evolucionista.

Los acuerdos, que conforman a la teoría sintética, son acordes con la teoría de Darwin, pero excluyen la posibilidad de la herencia de los caracteres adquiridos.

Estos acuerdos fueron:

• Las variaciones individuales de aparición gradual y continua del darwinismo se reconocen como mutaciones de los genes producidas espontáneamente y sin ninguna dirección adaptativa (la mutación es aleatoria y no se produce con un fin adaptativo), su efecto positivo o negativo es al azar y la selección natural desempeña el papel de dar dirección a la evolución. • El nivel en el que actúa la selección natural es en el individuo, pero la evolución es de carácter poblacional. Se considera a las especies como conjunto de poblaciones aisladas reproductivamente de otras especies y que interactúan en un ambiente dado, tanto con los organismos de su misma especie como de otras y con su ambiente físico-químico. • Otro factor de variación en los individuos es la recombinación genética y entre las poblaciones la deriva génica y el flujo genético. • La gran diversidad de seres vivos se explica mediante el proceso evolutivo.

Los postulados esenciales de la teoría sintética son:

• La evolución es gradual y hay dos procesos fundamentales, uno aleatorio, la producción de variación, y otro determinístico, la selección natural adaptadora. • La evolución tiene una naturaleza dual; adaptación en el interior de la especie y diversificación de los niveles taxonómicos a partir del proceso de especiación.

La lectura se debe hacer individualmente, pero es muy importante realizar una discusión grupal para resolver posibles dudas.

Las siguientes preguntas pueden servir como guía para la discusión grupal.

1. ¿Cuál fue el punto débil de la teoría evolutiva de Darwin?.

2. En la época de Darwin se pensaba que la herencia era una mezcla de características maternas y paternas. ¿Por qué esta idea no era compatible con la teoría de la selección natural?.

3. ¿Cuál es la razón por lo que después de la teoría de Darwin resurge la teoría de Lamarck (neolamarckismo)?.

4. Explica como resurge el darwinismo (neodarwinismo).

5. De acuerdo al trabajo de Mendel, explica por qué se dice que la herencia se transmite de manera discreta.

6. Explica el mutacionismo.

7. ¿Cuáles son las ideas contrapuestas de los mutacionistas y biometristas?.

8 ¿Cómo se resolvió la controversia entre mutacionistas y biometristas?.

9. ¿Cómo define la teoría sintética a la evolución?.

10. Explica los acuerdos de Princeton y los postulados esenciales de la teoría sintética.

Bibliografía.

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