La teoría de la evolución biológica se ocupa de tres materias diferentes. La primera es el hecho de la evolución; es decir, que las especies vivas cambian a lo largo del tiempo y están emparentadas entre sí debido a que descienden de antepasados comunes. La segunda materia es la historia de la evolución, o sea, las relaciones particulares de parentesco entre unos organismos y otros; por ejemplo, entre el chimpancé, el hombre y el orangután. La tercera materia se refiere a las causas de la evolución de los organismos. La primera cuestión es la básica, pues si los organismos no evolucionan, la teoría de la evolución no tendría nada que estudiar. Charles Darwin, el fundador de la teoría moderna de la evolución, acumuló evidencias de que los seres vivos son descendientes modificados de antepasados comunes. Y estas evidencias a favor de la evolución han aumentado desde entonces. El origen evolutivo de los organismos es hoy una certeza científica comparable a las de la redondez de la Tierra, la rotación de los planetas alrededor del Sol y la composición molecular de la materia. Este grado de certeza, que va más allá de toda duda razonable, es lo que señalan los biólogos cuando afirman que la evolución es un “hecho”. Lo afirmaba el papa Juan Pablo II en un discurso a la Academia Pontificia de Ciencias el 22 de octubre de 1996: “El nuevo conocimiento científico nos ha llevado a darnos cuenta de que la teoría de la evolución ya no es una mera hipótesis. De hecho, es notable que esta teoría haya sido progresivamente aceptada por los investigadores, como consecuencia de una serie de descubrimientos en diversos campos del conocimiento. La convergencia, ni buscada ni fabricada, de los resultados de trabajos llevados a cabo de forma independiente es en sí misma un argumento importante a favor de esta teoría.” Charles Darwin (1809-1882) fue hijo y nieto de médicos. El 27 de diciembre de 1831, unos meses después de su graduación en la Universidad de Cambridge, Darwin zarpó, como naturalista, a bordo del HMS Beagle en un viaje alrededor del mundo que duró hasta octubre de 1836. Con frecuencia desembarcaba largos períodos para recoger especímenes de plantas y animales.
La clave de galápagos
El descubrimiento de huesos fósiles pertenecientes a grandes mamíferos extinguidos en Argentina y la observación de numerosas especies de pájaros pinzones en las Islas Galápagos estimularon su interés en cómo se originan las especies. Estas islas, en el Ecuador, a 900 kilómetros de la costa oeste de Sudamérica, habían sido llamadas Galápagos por los descubridores españoles debido a la abundancia de tortugas gigantes, distintas en diversas islas y diferentes de las conocidas en cualquier otro lugar del mundo. Las tortugas se movían perezosamente, alimentándose de la vegetación y buscando las escasas charcas de agua fresca existentes. Habrían sido vulnerables a los depredadores, pero estos brillaban por su ausencia en las islas. En las Galápagos, Darwin encontró grandes lagartos, que a diferencia de otros ejemplares de su especie se alimentaban de algas y sinsontes, bastante diferentes de los hallados en el continente sudamericano. Los pinzones variaban de una isla a otra en diversas características, notables sus picos distintivos, adaptados para hábitos alimentarios dispares: cascar nueces, sondear en busca de insectos, atrapar gusanos… En 1859, Darwin publicó On the Origin of Species (El origen de las especies), un tratado que expone la teoría de la evolución y, aún más importante, el papel de la selección natural en determinar su curso y explicar el diseño de los organismos. Publicó otros libros en los años siguientes, entre ellos La descendencia humana (1871), que extiende la teoría de la selección natural a la evolución humana. Darwin y otros biólogos del siglo XIX hallaron pruebas convincentes de la evolución biológica en el estudio comparativo de los organismos vivos, en su distribución geográfica y en los restos fósiles de organismos extinguidos. Desde la época de Darwin, la evidencia de estas fuentes se ha vuelto más fuerte y más completa. Disciplinas que han surgido recientemente –la genética, la bioquímica, la ecología, la etología, la neurobiología y, especialmente, la biología molecular– han proporcionado potentes pruebas adicionales. Entre ellas, señalaré más adelante los numerosos descubrimientos de fósiles intermedios entre los humanos modernos y nuestros antepasados simios. Los paleontólogos han recuperado y estudiado los restos fósiles de muchos miles de organismos que vivieron en el pasado. Muestran que muchas clases de organismos extintos poseían formas muy diferentes de las de cualquiera de los ahora vivos. Las sucesiones de organismos manifiestan con el tiempo su transición de una forma a otra. Dos ejemplos importantes son el Archaeopteryx, intermedio entre reptiles y aves, y el Tiktaalik, intermedio entre peces y tetrápodos.
Medio ave, medio reptil
El Archaeopteryx vivió durante el período Jurásico Tardío, hace unos sesenta millones de años, y exhibía una mezcla de rasgos de ave y reptil. Era del tamaño de un cuervo, y comparte muchas características anatómicas con algunos de los dinosaurios bípedos pequeños. El Archaeopteryx tenía plumas, claramente visibles en los fósiles, una calavera parecida a la de las aves y cráneo expandido, grandes cuencas oculares y un pronunciado pico, pero su esqueleto poseía forma de reptil. Los paleontólogos han sabido durante más de un siglo que los tetrápodos (anfibios, reptiles, aves y mamíferos) evolucionaron a partir de un grupo particular de peces, llamados crosopterigios. Y en 2006 fue descubierto Tiktaalik, intermedio casi exacto entre los peces y los tetrápodos (véase el recuadro). Los contemporáneos de Darwin preguntaban: si los seres humanos han evolucionado a partir de antepasados no humanos, ¿dónde está el “eslabón perdido”, la criatura intermedia entre los seres humanos y los simios? Este reto era razonable, pues en tiempos de Darwin no se conocía ningún fósil que pudiera haber sido uno de nuestros antepasados, nuestros parientes más próximos después de que el linaje humano se separó del de los simios. El eslabón perdido ya ha sido encontrado. No uno, sino centenares de restos fósiles de cientos de individuos homínidos se han descubierto desde la época de Darwin, y se siguen descubriendo a un ritmo acelerado. Los fósiles que pertenecen al linaje humano tras su separación de los linajes simios se llaman homínidos. Los fósiles de homínidos más antiguos que se conocen tienen entre 6 y 7 millones de años de antigüedad, proceden de África y son conocidos como Sahelanthropus y Orrorin. Estos antepasados eran predominantemente bípedos, pero tenían cerebros muy pequeños. Otros antepasados nuestros son Ardipithecus, que vivió hace unos 4,4 millones de años, y Australopithecus, un homínido que apareció hace entre 3 y 4 millones de años. El Australopithecus tenía una postura erguida humana, pero una capacidad craneal de menos de 500 gramos, comparable a la del gorila y el chimpancé, un tercio de la de los humanos modernos. Junto con un cráneo mayor, se han encontrado otras características humanas en el Homo habilis –que vivió hace entre 1,5 y 2 millones de años en África y tenía un cráneo de algo más de 600 gramos– y en el Homo erectus, que evolucionó en África hace algo más de 1,8 millones de años y poseía un cráneo que pesaba entre 900 gramos y algo más de un kilo. Poco después de su aparición en África, el Homo erectus se extendió por Europa y Asia, hasta llegar incluso al archipiélago indonesio y a China septentrional. Se han hallado restos fósiles de Homo erectus en África, Java, China, Oriente Medio y Europa. En España se han encontrado fósiles de hace algo más de un millón de años relacionados con Homo erectus. Además de muchos restos de Homo antecessor –que vivía hace varios cientos de miles de años– descubiertos en Atapuerca, en la provincia de Burgos. La transición de Homo erectus a Homo sapiens podría haber empezado hace unos 400.000 años. La especie Homo neanderthalensis apareció en Europa hace más de 200.000 años y persistió hasta hace 30.000. Durante mucho tiempo se ha creído que los neandertales eran antepasados de humanos anatómicamente modernos, pero ahora sabemos con seguridad que fueron una especie diferente de la nuestra. La biología molecular es una disciplina reciente, que surgió cien años después de Darwin, tras el descubrimiento en 1953 de la estructura de doble hélice del ADN, el material químico de la herencia. La biología molecular aporta las pruebas más sólidas de la evolución biológica y hace posible reconstruir la historia evolutiva con tanto detalle y precisión como cualquiera pueda desear.
Conocemos el árbol de la vida
Es posible afirmar hoy que ya no existen lagunas de conocimiento en la historia evolutiva de los organismos vivos. Las principales ramas del árbol de la vida han sido reconstruidas por entero y en muchos detalles. Cada mes se publican más detalles sobre más y más ramas del árbol universal de la vida en montones de artículos científicos. La prácticamente ilimitada información evolutiva codificada en la secuencia de ADN de los organismos vivos permite a los evolucionistas reconstruir todas las relaciones evolutivas que conducen a los organismos actuales, con tanto detalle como se desee. Si se invierten los recursos necesarios (tiempo y gastos de laboratorio), uno puede tener la respuesta a cualquier pregunta, con tanta precisión como se quiera.
El ADN y las proteínas han sido llamados “macromoléculas informacionales” porque son largas moléculas lineales constituidas por secuencias de unidades –nucleótidos en el caso de los ácidos nucleicos, aminoácidos en el caso de las proteínas– que incluyen la información evolutiva. Al comparar la secuencia de los componentes en macromoléculas de dos especies se determina el número de letras (nucleótidos o aminoácidos) que son diferentes. Debido a que la evolución normalmente ocurre cambiando una unidad cada vez, el número de diferencias refleja el grado de parentesco entre las dos especies. Por ejemplo, en los humanos y los chimpancés, la molécula de proteína llamada citocromo c, que desempeña una función vital en la respiración dentro de las células, se compone de los mismos 104 aminoácidos dispuestos exactamente en el mismo orden. Sin embargo, difiere del citocromo c de los monos rhesus por un aminoácido, del de los caballos por 11 aminoácidos adicionales, y del citocromo c del atún por 21 aminoácidos adicionales.
Levaduras, pinos y humanos
La autoridad de esta clase de examen es abrumadora: cada uno de los miles de genes y miles de proteínas contenidos en un organismo proporciona un examen independiente de la historia evolutiva de ese organismo. Los estudios evolutivos moleculares poseen tres notables ventajas sobre la paleontología, la anatomía comparada y otras disciplinas clásicas. Una es que la información es fácilmente cuantificable. El número de unidades que son diferentes se establece con facilidad cuando se compara en diferentes organismos la secuencia de unidades para una macromolécula dada. La segunda ventaja es la universalidad. Es posible hacer comparaciones entre muy diversas clases de organismos. La anatomía comparada puede decir muy poco cuando, por ejemplo, se comparan organismos tan distintos como las levaduras, los pinos y los seres humanos, pero numerosas secuencias de ADN y proteínas se pueden comparar en los tres. La tercera ventaja es la multiplicidad. Cada organismo posee miles de genes y proteínas, que en conjunto reflejan la misma historia evolutiva. Si la investigación de un gen o proteína particular no resuelve de forma satisfactoria la relación evolutiva de un conjunto de especies, se pueden investigar genes y proteínas adicionales hasta que el asunto haya sido resuelto.
El desarrollo de la inteligencia
A Darwin se le reconoce, con razón, como el primero en haber acumulado pruebas convincentes de la evolución de los organismos. Pero la contribución más importante de Darwin a la ciencia es su descubrimiento de la selección natural, el proceso fundamental que da cuenta no solo de la evolución de las especies, sino también de sus adaptaciones: por qué existen ojos diseñados para ver, alas para volar y agallas para respirar en el agua. La selección natural trata de las ventajas hereditarias que aumentan la probabilidad de que sus portadores sobrevivan y se reproduzcan mejor que otros organismos. Tales ventajas, por eso, aumentan su frecuencia de generación en generación a costa de alternativas menos ventajosas. Así, las alas de las aves y las agallas de los peces han llegado a ser tan eficientes como lo son ahora. Y así aumentó gradualmente durante los últimos dos millones de años el tamaño del cerebro en nuestros antepasados. Aquellos ancestros más inteligentes que otros tenían más ventajas y dejaban más descendientes. Darwin dedicó gran parte de El origen de las especies a explicar la selección natural. Hoy día esta teoría es muy compleja, con una base matemática avanzada e innumerables observaciones y experimentos de genética, ecología y otras numerosas disciplinas, incluyendo la cibernética, la química y la física. Pero debemos al genio de Darwin el descubrimiento del proceso fundamental que da cuenta de la diversidad de los organismos y de sus adaptaciones, por qué tenemos manos diseñadas para coger, pulmones para respirar y riñones para modular la composición de la sangre.
Entre pez y anfibio
Este pez tenía aspecto de cocodrilo y una calavera de unos 20 centímetros de longitud. Las aletas pectorales son miembros superiores incipientes, con robustos esqueletos internos, semejantes a los de las ranas, pero bordeados de bastoncillos córneos en vez de dedos (como los peces). Otros rasgos pisciformes son las pequeñas aletas pélvicas, y arcos branquiales muy desarrollados, que sugieren que el Tiktaalik permanecía la mayor parte del tiempo dentro del agua.
¿Quién lo duda?
La revista Science publicó esta encuesta, en la que se pedía opinión ante una certeza: “Los seres humanos, tal y como los conocemos, evolucionaron a partir de especies primitivas de animales”.
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