Hablemos de Evolución: la Síntesis Evolutiva Extendida

El profesor Elis Aldana presenta ideas y conceptos de Biología Evolutiva. Un encuentro con la naturaleza. Hola, soy Elis Aldana. Doctor enciencias por la Universidad Autónoma de Barcelona, en España. Investigador, profesor universitario y experto en Biología Evolutiva. Este podcast es el segundo y último episodio de "Abblemos de Evolución". En el que pondré los planteamientos de la teoría síntesis evolutiva extendida. Y expondré además una comparación detallada entre las predicciones de esta teoría y las predicciones de la clásica síntesis evolutiva propuesta por Theodosius do Sansky, Erzmair y Jörsimson. La teoría de la síntesis evolutiva extendida surgió en un simpócio celebrado en 2008, en el Instituto Corran Lorenz en Austria. En este simpócio se reunieron un grupo de científicos y filósofos, y coincidieron en la necesidad de proponer una nueva síntesis de la teoría de la evolución. Incorporando los datos y teorías de diferentes disciplinas, como la epigenética, la evolución y el desarrollo, la plasticidad del desarrollo y la teoría de la construcción del nicho. En esta primera parte del podcast expondré los planteamientos de la teoría de la síntesis evolutiva extendida desde cada una de estas disciplinas. La epigenética es el campo de la biología que se dedica al estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes, por lo tanto entonces de la expresión del fenotipo, pero sin que haya cambios en la secuencia de la DNA. Puede que haya diferentes expresiones de un fenotipo, pero no por diferentes alelos, sino por factores epigenéticos que regulan cómo se expresa un mismo genotipo. Los mecanismos epigenéticos generalmente son complejos y muy diversos. Estos mecanismos epigenéticos presentan tres características fundamentales. Primero, dependen funcionalmente de la información en la secuencia de DNA. Segundo, los mecanismos son muy distintos en diferentes taxones. Y tercero y atención a este dato, los mecanismos epigenéticos actúan de forma probabilística, surgen de forma estocástica por azar. Actúan además estos mecanismos epigenéticos como factores reguladores interactivos, no deterministas, sin localizaciones y efectos genómicos definidos. En los mecanismos epigenéticos están la metilación de la DNA, también unas pequeñas secuencias de ARN, no codificantes y también las modificaciones de las histonas. Las histonas son proteínas ricas en aminoácidos básicos, de más amolecular baja y muy conservadas, es decir, han evolucionado a muy baja tasa. Por ejemplo, se ha encontrado que cuando los progenitores son mantenidos con dietas pobres en nutrientes y ricas, en grasas y azúcares, se pueden transmitir a la descendencia estados alterados de la metilación de la DNA, lo que provoca trastornos metabólicos y del desarrollo. Por ejemplo, es el de las condiciones estresantes prenatales. Esto puede inducir cambios fenotípicos adaptativos en la descendencia, que se enfrente a tensiones similares. Fíjense que estos cambios debido a factores epigenéticos pueden expresarse en una sola generación, cosa muy diferente a los cambios producidos por cambios en las frecuencias alelicas. Los mecanismos epigenéticos son mecanismos potenciales entonces de adaptación rápida a los cambios ambientales. Esta disciplina con la que ha sido extendida, la clásica síntesis evolutiva es la evolución del desarrollo, conocida más informalmente como Ebo debo. Esta disciplina estudia la relación entre el desarrollo y la evolución. En términos generales esta disciplina se ocupa de estudiar cómo afectan los procesos de formación de los organismos a la evolución morfológica, es decir la evolución a escala de organismos. Esta disciplina se ocupa también de responder a la pregunta de cómo ha evolucionado el desarrollo mismo. Un ejemplo de evolución y desarrollo es el caso de la tasa de crecimiento prenatal en la evolución humana. Tanto en el antropoide no humano existente como algorila y especies homíninas, primitivas de los géneros ardipitecos y australopitecos, se ha calculado una tasa de crecimiento prenatal de 8,16 gramos por día, mientras que en los humanos actuales la tasa es de 11,58 gramos por día. Y en formas intermedias como omoe erectus se ha calculado una tasa de crecimiento prenatal de 9,83 gramos por días. Podríamos concluir entonces que hay un sesco en la tasa de crecimiento prenatal en la evolución humana debido a que hay una trayectoria, una tendencia ontogenética de aumento de la tasa de crecimiento durante la gestación. Otro de los campos de la biología que ha aportado datos para sustentar la síntesis evolutiva extendida es el de la plasticidad del desarrollo o plasticidad fenotípica, es decir, la capacidad de un organismo para cambiar su fenotipo en respuesta al entorno, sin cambio en el genotipo. La evolución de la plasticidad del desarrollo es un fenómeno muy conocido desde hace varias décadas, pero el énfasis ha sido puesto en las consecuencias como evolución fenotípica, mientras que los autores que incorporan este campo en la síntesis evolutiva extendida ponen el énfasis en la plasticidad como causa evolutiva. La plasticidad del desarrollo por o mueve por ejemplo la evolución habilidad, la cual se define como la capacidad de evolución adaptativa de un sistema, es decir, no basta con que haya diversidad genética para que opera la selección natural, sino que es también necesario que haya diversidad genética que implique evolución por selección natural. O dicho de otra manera, debe haber un mínimo de probabilidad en las nuevas variantes genéticas para que sean favorecidas por selección natural. Mediante simulaciones se han encontrado que en la evolución de programas informáticos mediante mutaciones, aliados, y selección, la evoluciónabilidad no está predada, sino que depende de la representación del programa como una estructura de datos. De la misma forma, entonces, la evoluciónabilidad de los organismos depende de cómo estén estructurados los genomas, de tal manera que los cambios genéticos con coeficientes de selección positivos sean los más probables, con lo cual entonces no basta con que haya individuos con mayor fitness en una población, sino que las poblaciones tengan mayor capacidad de evolucionar. Desde la teoría de la construcción del nicho, se ha aportado un enfoque más integrador de los fenómenos evolutivos, en el que se sustenta también las síntesis evolutiva extendida. La construcción del nicho es un proceso en el que el desempeño del organismo altera su propio entorno y el de otras especies. Como ejemplo de construcción del nicho está el vertido de detritos, en este caso el efecto puede ser perjudicial, porque degrada los entornos de los productores de ese detritos. La construcción de nidos, madrigueras, la formación de espacios sombreados son ejemplos también de construcción del nicho. Ahora expondré las diferencias entre las predicciones según si se hacen desde la teoría de la clásica síntesis evolutiva, propuesta por dozansky, mairi simpson o si se hacen desde los enfocques de la síntesis evolutiva extendida. Desde la síntesis evolutiva clásica se predice que el cambio genético causa precede al cambio fenotípico en la evolución adaptativa, que las mutaciones son aliatorias y selectivamente neutras o ligeramente desventajosas, que las mutaciones generan cambios por individuo, que la evolución consiste en pequeños cambios graduales, que las variantes adaptativas se propagan por selección natural. Desde los enfocques de la síntesis evolutiva extendida se predice en cambio que en la evolución adaptativa la adaptación del fenotipo precede al cambio genético, que las nuevas variantes genéticas frecuentemente son direccionales y funcionales, que las variantes fenotípicas novedosas y evolutivamente significativas frecuentemente son inducidas por el medio ambiente a nivel de poblaciones, que pueden producirse fenotipos muy diferentes, bien sea por mutación de un gen regulador o por variación facilitada, que la evolución convergente puede ser debida a un sesco en el desarrollo ontogénético, que las variantes adaptativas se pueden propagar mediante la inducción ambiental de manera recurrente o mediante la erencia nogenética, que se da cuando los porgenitores influyen en los fenotipos de los descendientes. La propagación de las variantes adaptativas según la síntesis evolutiva extendida se puede dar también mediante el aprendizaje y la transmisión cultural. Desde los enfocques de la clásica síntesis evolutiva se predice también que la evolución fenotípica atazas altas implica una fuerte contra selección de abundante variación genética, lo que implica un costo o muerte genéticas alto, que amenaza la viabilidad de la población. Predice además que la diversidad taxonomica es explicable por la diversidad entorno, que la variación hereditaria no es esgada, que las condiciones medioambientales modificadas por el desempeño del organismo no son sistemáticamente diferentes de los entornos que cambian por causas diferentes, que la evolución convergente es explicada por tener lugar en condiciones medioambientales similares, que la estabilidad, productividad y dinámica de los ecosistemas son explicadas por la competencia e interacciones tróficas, que el desarrollo del organismo y su plasticidad están sujetos a un programa genético, que la herencia es de padre a hijos y que las mutaciones aliatorias generan diversidad genética tanto beneficiosa como no beneficiosa según el entorno de manera que si son adaptativas entonces son seleccionadas. En cambio desde los enfoces de la síntesis evolutiva, extendida se predice que puede ser frecuente la evolución fenotípica a tasas altas y resultar de la inducción y selección simultáneamente de variantes funcionales, que la diversidad taxonomica se explica más consistentemente por las características de los sistemas de desarrollo como la evoluciónabilidad y las restricciones, que la variación hereditaria estará sistemáticamente sesgada hacia las variantes que sean adaptativas y estén adecuadamente integradas en el fenotipo, que la construcción del nicho se inclinará más hacia cambios ambientales que se adacten al fenotipo del constructor o al de sus descendientes y aumenten así el fitness o éxito reproductivo del constructor y o sus descendientes, que la evolución convergente en poblaciones isladas puede deberse a la construcción del nicho y que la estabilidad, productividad y dinámica de los ecosistemas dependen más de la construcción del nicho y la herencia ecológica, por herencia ecológica o herencia extragenética como también se le conoce, se entiende la transmisión de los recursos y condiciones ambientales de los progenitores a sus descendientes guión narración y erición elis al dana, ¿cuál otro tema de biología evolutiva te gustaría escuchar?