¿Y si la evolución no fuese oportunista?

En un artículo publicado en Science Stuart Newman, del New York Medical College (EE.UU.) propone un modelo alternativo a uno de los mecanismos de la evolución, en concreto a que una mutación aleatoria y fortuita se conserva si  las ventajas funcionales del cambio aumentan las probabilidades de supervivencia/reproducción. Newman propone que el origen de los motivos estructurales de las morfologías animales era predecible, y sólo relativamente repentino, siendo el periodo primitivo de la evolución el que habría favorecido esas transformaciones morfológicas.

Cuando pensamos en la evolución damos por sentado que actúa de forma oportunista, a pequeños pasos, con cada cambio persistiendo sólo si aporta ventajas funcionales. La hipótesis que elabora Newman elimina este oportunismo y para crearla se basa en descubrimientos genéticos recientes sobre los ancestros unicelulares de los animales y, lo que puede resultar llamativo, en la física a mesoescala de algunos materiales  (quédate con esta expresión aparentemente extraña, en un momento descubriremos de qué se trata).

Los cuerpos de los animales y los embriones que los generan exhiben una serie de “motivos morfológicos” recurrentes que, a la vista de las pruebas del registro fósil, aparecieron por primera vez hace más de quinientos millones de años. Durante el desarrollo embrionario de los animales actuales, las células se disponen en tejidos que tienen capas que no se mezclan y cavidades interiores. Los embriones contienen disposiciones de tipos celulares que forman patrones con los que terminan formando segmentos, exoesqueletos o vasos sanguíneos. El desarrollo de los cuerpos continúa doblando, alargando y extendiendo apéndices y, en algunas especies, generando endoesqueletos con elementos repetitivos (como por ejemplo la mano humana).

Según Newman estas pautas del desarrollo son sorprendentemente similares a las formas que toman unas sustancias condensadas, químicamente activas, y claramente inertes, llamadas materiales viscoelásticos (pueden sonarte por su uso en colchones) cuando se someten a determinadas condiciones físicas, si bien los mecanismos que generan los motivos estructurales en los embriones serían mucho más complejos. Estos materiales viscoelásticos presentan estas características a escalas que son mayores que las de una sola célula, por tanto, según Newman, los ancestros de los animales actuales habrían adquirido sus formas cuando organismos unicelulares vinieron a residir en agrupaciones pluricelulares en las que los procesos físicos que afectan a la materia en general a esta nueva escala entraron en acción.

Los progenitores unicelulares habrían contenido los genes para el desarrollo genético con el que los animales actuales organizan el desarrollo embrionario, pero los habrían usado para funciones unicelulares. Cuando se formaron las agrupaciones pluricelulares estos genes precisamente habrían sido los que habrían generado los productos que habrían afrontado los efectos físicos a mesoescala que en última instancia habrían producido los motivos característicos. Y dado que no todas las agrupaciones ancestrales contenían los mismos genes, habrían aparecido distintas morfologías en paralelo, dando lugar a los distintos filos (phyla) animales.

Según Newman esta nueva perspectiva aportaría interpretaciones sencillas y “naturales” a aspectos chocantes de la evolución primitiva de los animales, incluyendo el aumento “explosivo” de formas corporales complejas hace entre 540 y 640 millones de años y la incapacidad de añadir nuevos motivos desde entonces. El modelo también justificaría el uso conservado del mismo conjunto de genes para orquestar el desarrollo en todos los filos morfológicamente diversos y el “reloj de arena” embriológico de la biología del desarrollo comparada: la observación de que las especies de un filo pueden tener trayectorias drásticamente diferentes durante la embriogénesis temprana (p. ej. ranas y ratones), pero terminan tendiendo “distribuciones generales del cuerpo” muy similares.

Referencia:

Newman, S. (2012). Physico-Genetic Determinants in the Evolution of Development Science, 338 (6104), 217-219 DOI: 10.1126/science.1222003