La teoría neutralista de la evolución molecular.

Motoo Kimura es uno de esos científicos que hace una gran aportación a la ciencia y al no ser europeo , pocos de nosotros lo conocemos. Es japonés y realizó su teoría hacía el año 1970. La teoría se basaría en la deriva genética. Es decir los cromosomas están constituidos por genes y estos a su vez son los responsables de las distintas características que nos definen como especie. Los mamíferos por ejemplo producen gametos ( células con 23 cromosomas en vez de los 46 que componen la dotación normal de cada una de nuestras células ),en los machos a estas células les denominamos espermatozoides y en las hembras óvulos, y se producen por una división celular, llamada meiosis en sus respectivas gónadas (testículos y ovarios respectivamente). Y estos a su vez se volverán a juntar con los gametos producidos por individuos de distinto sexo, dando lugar a un cigoto de 46 cromosomas. Durante estos procesos reproductivos de forma azarosa se produce la elección de unos alelos (par de genes que ocupan una misma posición en el cromosoma) en detrimento de otros, ya que todos no pueden transmitirse de progenitores a hijos. Al mismo tiempo se daría un polimorfismo, una proteína podría ser codificada por varios genes. Si durante la réplica se produce una mutación,( es decir que en lugar de un nucleótido dentro de la secuencia de un gen se coloca otro por error). Este cambio es producido por azar, y en la mayoría de los casos no daría respuesta en el fenotipo del animal, es decir sería una mutación neutra. De ahí el neutralismo de la misma teoría. Estos cambios de forma aleatoria serían eliminados o preservados durante la elección de los alelos de las diferentes características, en los procesos reproductivos anteriormente citados. Por lo que el azar y no la selección natural para esta teoría sería la característica predominante en la evolución de las especies. La evolución de las especies vendría predeterminado por el azar o la propia variabilidad genética, cuanto mayores sean las secuencias mayor posibilidades de error en su réplica. A menores miembros de una especie mayor puede ser la diferenciación entre los miembros de una misma población. No hay que excluir que cuando estos cambios no sean neutros el papel de la selección natural también influenciará en gran manera el cambio de las mismas. Esta teoría personalmente me encanta ya que le pone a mi manera de ver freno al poder de la selección natural pura y dura. Ya hemos visto que no siempre sobrevive el organismo más bien adaptado al medio, ya que la contingencia puede hacer que esto no ocurra así y, si además le añadimos esta teoría mejor podremos entender la complejidad de la misma evolución. La teoría darwin se amplia y se mejora, haciéndonos, a mi parecer más creíble, y aclara otra gran parte de las dudas que nos genera. Como Darwin predijo su teoría se tiene que ir completando con el paso del tiempo y con el avance de las distintas ciencias.(texto de Justo Tarancón y Foto de Raquel y Justo, de la montaña de Collserola en Barcelona)

La evolución en mosaico.

Leyendo a Stephen Jay Gould salió este concepto y claro está, no me he podido resistir a compartirlo con vosotros. Dentro del gran avance que nos supuso la exposición de la teoría de la evolución, con ejemplos concretos por Charles Darwin en 1859 con “El origen de las especies” se han ido produciendo grandes avances en la forma de entenderla. Ya Darwin nos previno en su magnífico libro, que es una teoría inacabada y que se tiene que construir entre todos a lo largo del tiempo, a través de los avances de otros grandes científicos de nuestro siglo y el venidero. Uno de estos avances sería la evolución en mosaico, que a grandes rasgos, lo que nos quiere decir es que, hay ciertas estructuras o módulos que componen los seres vivos, y que poseen una tasa evolución o de modificación mayor que el resto de estructuras o módulos del mismo. Por lo que estos pueden conservar estructuras de sus ancestros, pero al mismo tiempo incorporar otras nuevas o innovadoras. El padre de dicha teoría es un muy eminente denominado Gavin de Beer, del cual yo no sabía nada- pero Wikipedia, me ha mostrado su magnífica biografía-. Embriólogo eminente del siglo XX que unió la embriología con la evolución biológica. Explicando empíricamente ciertos ejemplos en los cuales parece ser evidente dicha evolución diferencial entre las distintas estructuras o módulos que constituyen los diferentes organismos. Uno de los grandes ejemplos de dicha teoría estaría en nuestra evolución. Como se modifico nuestro cráneo a lo largo del 6 millones de años hasta llegar al tamaño actual. Mientras todavía conservamos muchos rasgos ancestrales de todos los homínidos que han contribuido, a lo que somos actualmente. Además parece ser que nuestro bipedismo, sería otro claro ejemplo ¿no?, con el lumbago y otros problemas molestos, que nos han llevado a caminar sobre nuestras dos piernas, liberando nuestras manos para escribir por ejemplo estos humildes ensayos. Como voy mostrando en ellos; a la teoría inicial de “Darwin” se han ido uniendo nuevos conocimientos o teorías, que han hecho más fácil su entendimiento, dentro de la gran complejidad que comporta su entendimiento, desde nuestras vidas centenarias. Dentro del gran tiempo de Gaia con sus 3800 millones años de vida. Texto: Justo Tarancón Fotos de Raquel y Justo: postal familiar de nuestros primos evolutivos los chimpancés. (En el zoológico de Barcelona.

Evolución biológica y Física, distintas leyes para diferentes escalas físicas.

Cómo soy amante de la Física y de la Biología sobre todo en el tema evolutivo, no me he podido resistir y realizar una breve comparación histórica de las mismas, que me gustaría compartir con vosotros. Podemos considerar que hay un padre de cada una: de la Física, Newton con su Ley de “La Gravitación Universal” del siglo XVII. Y de la Evolución, Darwin que en el siglo XIX con su libro “El origen de las Especies” nos abrió los ojos sobre nuestro origen. Ambos explican la ley natural para los objetos macroscópicos (realidad física), ya sean objetos o los cuerpos celestes en el caso de Newton y las distintas especies de animales y plantas en Darwin, que podemos también observar a simple vista. En este último caso sin tener en cuenta los microorganismos, o en Newton sin contar con las partículas elementales de la materia. En el caso de la Física, Albert Einstein en el siglo XX revolucionaría dicho mundo con su teoría de “La Relatividad General”. En la que el tiempo absoluto de Newton sería sustituido por un tiempo relativo, dependiente del observador. En la que el tiempo y espacio estarían intrínsecamente unidos, en un único concepto matemático. En la que la masa y la Energía, deformarían dicho espacio tiempo, explicando fenómenos como la gravedad. Además Albert Einstein abrió la puerta a la llamada Física cuántica, que incluso él criticaría. Ya que dicha física tenía unas leyes totalmente diferentes a la de los objetos macroscópicos. Estas partículas los átomos y a su vez las partículas que los forman. Darían lugar a la moderna física cuántica, en la cual no sólo hay una historia sino que se dan todas las historias. Por otro lado el mundo de los microorganismos fue olvidado en la teoría evolutiva y los últimos avances indican que funcionarían de muy diferente manera. La explicación que más encajaría sería la de la simbiogénesis de Lynn Margulis, en la cual las captaciones de genes ajenos por fagocitosis, sustituiría a la fuerza o ley de la selección natural. Es cierto, que en la física se esta intentando unir la física macroscópica con la física cuántica a través de la teoría de cuerdas o la teoría M. Pero este gran avance en el plano evolutivo de momento no se ha producido. Hay que esperar a que un nuevo genio nos aporte una visión más completa del origen de las especies y la evolución de la vida en nuestra Gaia, Gea o planeta Tierra. Parece que la complejidad sobre el origen de la vida es mayor al de la propia creación del universo. Cuantos misterios nos tiene aun que desvelar la ciencia en nuestro camino de conocer el cómo de los fenómenos; ya que el porque de estos hay que buscarlos en la religión, la filosofía y otros campos del pensamiento metafísico. Texto: Justo Tarancón Fotos: Raquel y Justo (imagen de Collserola tras la nevada del 23/02/2013)

La geología y su gran influencia en la ciencia y en la socioeconomía.

La geología en España nunca ha tenido gran relevancia. Ser geólogo no ha tenido el prestigio de ser medico, abogado, etc. Afortunadamente en otros países la geología ha sido mejor entendida y ha sido grande su influencia en el mundo científico, empresarial y social, sobretodo en el mundo anglosajón. Pero dejemos en sí este tema, que sería muy complejo de articular, y no carente de implicaciones políticas, de los cuales me quiero mantener al margen. Y centrémonos en su influencia en el mundo científico y socioeconómico por otros derroteros. Quiero citar algunos ejemplos de cómo ha hecho cambiar la mentalidad de todos nosotros aunque a veces no somos ni conscientes de ello, de mi amada geología. El concepto de tiempo profundo, la geológica nos indica, que la formación de la Tierra presenta una antigüedad de 4500 millones de años y como esta ha ido cambiando a lo largo de todo ese tiempo. Lo conocemos gracias al estudio de las rocas más antiguas y por el análisis isotópico de las mismas, que nos dan dataciones relativamente precisas. El concepto de fósil nos ha hecho entender como la tierra ha sido habitada cada vez por formas de vida más complejas. Darwin en sus inicios fue discípulo de Charles Lyell, viajó en el Beagle como acompañante del capitán y como geólogo, y no como biólogo estrictamente. Hay que recordar que Lyell es considerado el padre de la geología moderna a través del uniformismo, que influyó a su vez en gran manera en el gradualismo, concepto básico para entender la hipótesis de Darwin sobre el origen de las especies. Nos guste más o menos dicha teoría, hay que reconocer que es la única hipótesis científica, que nos permite entender como se han originado las especies, a través de las diferencias en la descendencia y la presión de la selección a lo largo de tiempo. La evolución ha empapado toda la ciencia y el conocimiento científico, económico y social de nuestra sociedad occidental, tanto para lo bueno como paro lo malo. La selección natural, como motor de esta teoría impregna todos los campos socioeconómicos, solo las empresas más competitivas permanecen y las demás desaparecen con el paso del tiempo. La geología a través de la paleontología nos ha dado respuesta del origen del hombre a través del registro fósil y con la hipótesis evolutiva darwiniana. También nos ha hecho reflexionar sobre nuestro destino. Ya que el estudio geológico y el mayor conocimiento de la Tierra nos da una visión más general de que hacemos en este planeta, que sigue siendo único, en el fenómeno vital. La teoría de Gaia de James Lovelock con sus claroscuros correspondientes, por determinados Apocalipsis de tipo bíblico, que esperemos no se cumplan tan rápidamente como pronóstica, no sin razones científicas para ello. Lo cierto es que la vida esta presente en nuestro planeta desde el principio de todo hace 3500 millones de años, al poco de solidificarse la litósfera. Como se autorregula la Tierra a lo largo de todo este tiempo, es algo cierto e indiscutible para mi, y es lo que me gusta de dicha hipótesis Gaiana. Para hacerla habitable hay que entender nuestro planeta como si se tratase de macroorganismo, compuesto por infinitos ecosistemas relacionados muy íntimamente los unos con los otros, de una forma tan compleja, que su estudio separado unos de otros, nos hace errar en predicciones, por ello deberíamos entenderlo todo de forma global. Esta autorregulación no implica que por ello hayan dejado de cambiar de las condiciones ambientales a lo largo de toda la historia de la vida, aunque siempre sin ser inhabitable. Esta es la gran diferencia, que lo distinguen del resto de planetas conocidos. Ya que el resto de planetas, que hemos explorado parecen estar muertos y sus superficies estériles. La próxima geología planetaria ya esta en marcha. En la actualidad hay varios robots de la nasa que estudian meticulosamente el suelo marciano. Alguna sorpresa puede ser que nos descubran como una composición compleja del suelo marciano, tal y como ya han averiguado. Un parecido muy semejante al de nuestros desiertos y en los paisajes observados. La existencia pasada de agua líquida en su superficie o su existencia sólida baja su suelo. La misión humana que llegue a Marte deberá ser liderada en gran parte por un geólogo. Su martillo de geólogo sobre este planeta nos acercará sobre los misterios de la vida. Yo personalmente, no creo que la vida sea una cualidad única de nuestro planeta, ya que si lo fuese, que gran responsabilidad caería sobre nuestros hombros, y que de cierto habría en nuestro pensamiento religioso o mitológico. Esperemos que la geología y la ciencia en general nos vayan despejando dichas incógnitas. Texto: Justo Tarancón Fotos:Raquel y Justo (un almendro en la sierra de collserola,Barcelona.)

¿La evolución evoluciona?

Si pensamos que el origen de la vida se remonta según los últimos hallazgos fósiles a 3500 millones de años, con la parición de los organismos procariotas (bacterias) y, tenemos evidencias de los primeros organismos eucariotas, es decir de células con núcleos diferenciados hace 2000 millones de años. Las algas pluricelulares más antiguas, que conocemos son de hace 1500 millones de años. Y los animales más antiguos de hace 500 o 600 millones de años. Cuando se produce la gran explosión cámbrica de vida, (ya tratado en este blog), y hasta la aparición de los primeros homínidos hace unos 3,5 millones de años, hasta el último millón de años con la aparición del homo sapiens. Podemos extraer muchas conclusiones de este primer párrafo, si cogemos el gradualismo evolutivo de Darwin, y las últimas tendencias sobre evolución como la idea de contingencia, y el equilibrio puntuado de Jay Gould y la teoría de la simbiogénesis en organismos unicelulares de Lynn Margulis(ambas ya tratadas en el blog). La vida aparece en la Tierra hace unos 3500 millones de años, desde el momento que le es posible hacer acto de presencia. Cuando la litosfera se ha enfriado lo suficiente para albergarla, después de que se crearse la Tierra hace 4500 millones de años. Por los datos, que nos arroja el registro fósil, se tarda 2000 millones de años pasar de los seres unicelulares a los primeros seres pluricelulares. Y en sólo 500 millones de años se producen todos los fylums que finalmente darán el resto de especies que poblaron y pueblan la Tierra actualmente. Por tanto si descartamos el determinismo y aceptamos la contingencia, parece que la naturaleza de alguna forma ha aprendido de los errores, para no cometerlos de nuevo y caer en un círculo vicioso. El proceso de cambio o evolución de los organismos a través del mecanismo de la selección natural ha dado lugar una variación en la descendencia, que ha tendido a aumentar en complejidad, dando organismos más complejos, que van apareciendo más tarde en el registro fósil. Esta afirmación descarta el creacionismo y otras teorías no científicas. La vida tiene una tendencia a hacer cada vez organismos más complejos a lo largo del tiempo geológico. Aunque actualmente no hay ninguna teoría científica, que nos despeje esta incógnita en el desarrollo de la vida en la Tierra. ¿Por qué cuesta tanto pasar de seres unicelulares a pluricelulares y después se crean relativamente tantos fylums y tantas especies tan diferentes en comparación en tampoco tiempo geológico? ¿Hay mecanismos “ocultos” todavía en la evolución, que hagan posible este aumento de la complejidad de forma exponencial? La diversidad de la vida puede hacer que la presión de la selección natural en la evolución de estos, crezca sobre cada uno de ellos, al desarrollarse nuevas distintas especies que interaccionan con su nicho biológico. Además el desarrollo de estos hace que las condiciones del “juego” cambien. Es decir el cambio climático pasado y el actual, la concentración de gases como fue la acumulación de oxigeno en la era precámbrica, etc. La velocidad evolutiva se ha podido calcular con estudios sobre patas de lagarto, o sobre la mosca del vino, por citar algunos ejemplos y ha dado unas tasas evolutivas muy superiores a la que da el estudio del registro fósil. Esta última sería 1 darwin y en cambio las tasas de estos estudios dan una tasa muy superior del orden de 10.000 darwins o más. Tenemos que desechar en parte la idea darwiniana de una evolución invisible para el tiempo de nuestra vida humana, por lo menos en ciertos casos. Nos encontraríamos en un campo variable de la evolución. El poder de selección natural y la variabilidad propia de la descendencia se aceleraría en determinados momentos, y en otros descendería por el cambio de las condiciones intrínsecas de los factores que la producen. Aún nos queda un trabajo arduo en su comprensión, como Darwin ya nos introducía en su maravilloso libro “El origen de las especies”. La complejidad de los organismos unicelulares en su paso de procariotas a eucariotas fue muy complicado, como es la complejidad de estos organismos que nos puede dar una falsa idea evolutiva. Sigamos creciendo en el conocimiento científico sin dogmas ni tabúes. Texto:Justo Tarancón Fotos:Raquel y Justo (Afloramiento coralino de la Formación Tossa(Terciario-Eoceno) fotografiado en Moià(Provincia de Barcelona, Catalunya, España)