Vinicio Barrientos Carles
Guatemalteco de corazón, científico de profesión, humanista de vocación, navegante multirrumbos… viajero del espacio interior. Apasionado por los problemas de la educación y los retos que la juventud del siglo XXI deberá confrontar. Defensor inalienable de la paz y del desarrollo de los Pueblos. Amante de la Matemática.
Creo que todos los fenómenos complejos se pueden explicar por principios científicos más simples.
Linus Pauling
En oportunidades previas, en mi columna Episteme, hemos hecho mención del error fundamental de concebir la evolución de las distintas especies como un proceso lineal, lo cual ciertamente implica, de alguna forma, una mixtura entre el fijismo creacionista, dominante antes de que las ideas evolutivas pasaran a constituirse en uno de los pilares basales de las ciencias biológicas contemporáneas, y las nuevas ideas transformistas, las cuales aseveraban que las especies variaban a lo largo del tiempo, tanto fenotípicamente, con relación a una adaptación ambiental, como genotípicamente, en su código genético, a través de las mutaciones aleatorias que se presentan ante un número considerable de generaciones, redundando en diferentes polimorfismos en los genes.
Claro que existen aún muchas incógnitas y grandes misterios en torno de los fenómenos de la vida, pero es esencial comprender que negar la evolución que todos los seres vivos han experimentado, y seguirán experimentando, es algo que hoy por hoy se hace totalmente insostenible, a la luz de la ciencia posmoderna y de las amplias evidencias que comprueban los modelos y teorías. A pesar de ello, este cambio del fijismo, creacionista, al transformismo evolutivo, ha generado en estos dos siglos una serie de reacciones diversas, afectando de forma singular en distintos aspectos del orden social.
Por ejemplo, inmediatamente después de la difusión de la obra del naturalista británico, Charles Darwin, ciertamente la que mayor impacto social ha tenido, antes del inicio del siglo XX, se presentaron distintas modalidades de oposición, provenientes en su mayoría de la dogmática religiosa que imperaba en el mundo occidental, cuando esta tomaba los relatos bíblicos, comunes a todas las derivaciones abrahámicas, de una forma literal, como aún acontece en la actualidad en el interno de ciertos movimientos o sectas fundamentalistas. Así, en los tiempos de Darwin, la oposición a sus ideas evolutivas popularizó una equívoca noción que tergiversaba su obra, afirmando, por ejemplo, que «el hombre descendía del mono».
Este concepto ha sido plasmado y difundido hasta la saciedad por medio de una imagen dibujada por Rudolph Zallinger, aparecida por primera vez en 1965, en el libro El hombre prehistórico, de la serie Naturaleza de Time Life, como puede verse en nuestra imagen inicial del artículo Ramapithecus y en la precedente. Curiosamente, al plegar la página múltiple del texto original, se muestran únicamente seis pasos en la evolución humana, los cuales se convirtieron en un ícono para la representación de una secuencia de transformaciones. Véase la esquina derecha superior en la imagen previa.
Básicamente por la popularidad adquirida, esta imagen trasladó hacia la voz popular una idea errónea de que el «mono» actual es un antecesor directo del «hombre» contemporáneo. Por otro lado, favoreció el concepto del denominado «eslabón perdido», que implicaba la búsqueda de restos fósiles que resultaran un perfecto intermedio entre estas dos categorías: la de mono y la de hombre. Tales concepciones son erróneas de raíz, pues una especie actual no podría descender de otra que coexiste con ella. Las imprecisiones en estas ideas se han sintetizado en la siguiente imagen. Los incisos (c) y (d) son clave para el análisis.
Lo cierto es que las ideas evolucionistas pronto aterrizaron en el cuestionamiento de nuestro origen, del origen del ser humano. Fue un error craso no separar la dimensión cultural o religiosa de esta pregunta, de la correspondiente a las ciencias naturales y, en particular, a la antropología física (o biológica), distinguible de la social, de la cultural o de la filosófica, puesto que la primera se encarga del estudio de la evolución y la variabilidad biológica humana.
Obsérvese que, con referencia a los términos de las categorías anteriores, mono y hombre, la antropología biológica se ocupará, a lo sumo, del taxón o clado de la tribu Hominini, como hemos puntualizado antes, mientras que los «monos» serían el objeto de estudio de la primatología, la cual a su vez es parte de la mamiferología (mastozoología o teriología, en inglés: mammalogy). En particular, la paleoantropología es la rama de la antropología física que se ocupa del estudio de la evolución humana y de sus antepasados extintos, es decir, de los homininos antiguos (tribu Hominini).
Entre sus procesos de estudio se encuentran el uso de fósiles, artefactos y herramientas, así como los respectivos análisis en su contexto geológico y arqueológico. A pesar de que los hallazgos paleantropológicos han contribuido a la construcción de la cronología de la historia natural y evolutiva de los seres humanos, es importante señalar los grandes aportes de una nueva subespecialización denominada antropología genética o molecular, que se moviliza en un contexto más amplio, abarcando los procesos evolutivos y genéticos entre las poblaciones de humanos y los otros primates más cercanos (superfamilia: Hominoidea). En la imagen siguiente la clasificación taxonómica completa del ser humano actual.
La antropología molecular comenzó a crecer después de que se pudo identificar de mejor forma algunas aplicaciones del ADN mitocondrial y se logró descifrar el genoma humano. Esta subdisciplina sugiere que las especies poseen un reloj molecular, y al comparar el ADN de especies ancestrales y el de las especies modernas se puede identificar la trayectoria específica de la evolución de la especie en cuestión.
La noción de este reloj molecular fue acuñada por dos científicos; Émile Zuckerkandl y Linus Pauling, quienes en 1962 subrayaron que la cantidad de diferencias en los aminoácidos de la hemoglobina entre linajes encajaba con la tasa evolutiva de la divergencia basada en la evidencia fósil, es decir, podía funcionar como un parámetro predictor de la separación evolutiva entre estas especies. La observación realizada fue generalizada, de manera tal que la tasa de cambio evolutivo de cualquier proteína específica era aproximadamente constante a lo largo del tiempo. De esta forma, no se trata de un reloj únicamente, sino de una colección de relojes, dependiendo de a qué evaluación interespecífica se responde.
En notable remarcar la contribución de Linus Pauling al desarrollo científico del siglo XX, la que podemos calificar de excepcional. Pauling integra la lista de los veinte mayores científicos de todos los tiempos que publicó la revista británica New Scientist, siendo L. Pauling con A. Einstein las únicas personalidades del siglo XX que aparecen en dicha lista. Pauling fue un químico, bioquímico y activista estadounidense, aunque él mismo se consideraba cristalógrafo, biólogo molecular e investigador médico. Fue uno de los primeros químicos cuánticos, recibiendo el Premio Nobel de Química en 1954 por su trabajo en el que describía este tipo de enlaces. Además, Pauling es, hasta ahora, una de las pocas personas que han recibido el Premio Nobel en más de una ocasión, y las dos veces de manera individual, puesto que también fue laureado con el Premio Nobel de la Paz, otorgado en 1962 por su campaña contra las pruebas nucleares terrestres.
Aun así, uno de los grandes trabajos desarrollados por el científico estadounidense fue este del reloj molecular, con el cual es posible determinar métricas adecuadas para medir la cercanía de dos especies, como cuando se establece el tiempo de separación entre el género Pan de los chimpancés y el género Australopithecus, un hominino de la subtribu Hominina. Sobre esto y otros aspectos evolutivos relacionados estaremos ampliando en la segunda parte del presente artículo.
Recapitulando lo hasta acá escrito, se caerá en la cuenta que hemos vuelto a insistir que la evolución no es un proceso lineal, pues si así lo fuera, todas las especies actuales deberían ser vistas como sucesoras o predecesoras unas de otras. Por el contrario, se trata de relaciones tipo grafo (no necesariamente plano), de forma tal que lo que sí es correcto afirmar es que, dadas dos especies, actuales o no, siempre ha de existir un ancestro común a ellas. Así, resulta en lo absoluto absurda la afirmación precedente, de que «el hombre proviene del mono», entendiendo por «mono» alguna de las especies actualmente existentes en el orden primates.
Sin embargo, en contraparte, sí es cierto que nuestra especie Homo sapiens tiene por ancestros otros miembros del género Homo, y estos otros tendrán ancestros dentro de la familia Hominidae, y estos a su vez ancestros dentro del orden de los Primates (que abarcan a todos los «monos», incluyendo a nuestra subtribu: los Homininos). Esta relación puede continuarse al ascender hacia los taxones más generales de una clasificación taxonómica dada, la que se basa en la cladística de la sistemática filogenética contemporánea. Cabe acá revisar la taxonomía del ser humano, por ejemplo, para tener una idea de las especies más cercanas a la nuestra. Véase la imagen precedente.
Entonces viene la gran cuestión, muy lógica, por cierto, del tema que, dadas dos especies existentes actualmente, o inclusive dos cualesquiera, del presente o del pasado, uno pueda responder objetivamente sobre la antigüedad del primer ancestro común identificable. Resultará claro que mientras más cercano en el tiempo se encuentre este ancestro común, más cercanas deberán ser las especies en cuestión. Esta es la base del pensamiento filogenético, en donde la genética es justamente la rama de la biología de las especies que tendrá que determinar, mediante complejos procesos matemáticos, cuál es el grado de cercanía de las dos especies consideradas.
En torno de estas ideas fue que hicimos mención del notable Linus Pauling, uno de los científicos más grandes del siglo veinte, doblemente laureado con un Premio Nobel (siendo únicamente cuatro los que han recibido esta distinción; Marie Curie es una de estas sobresalientes personas, pero Pauling es el único que lo ha recibido en forma individual, no compartida). De forma muy sintética, Pauling fue la figura dominante de la química del siglo pasado, transformando la forma de ver las moléculas al aplicar la mecánica cuántica a la química.
Pauling estudió a fondo, además, el enlace del hidrógeno, las proteínas y sus plegamientos, llegando a conocer completamente el funcionamiento de la hemoglobina de los glóbulos rojos que transportan el oxígeno de la sangre. En este contexto surge la idea del reloj molecular, noción que vendría a revolucionar profundamente las relaciones entre la genética y la teoría evolutiva de las especies.
Básicamente, con un reloj molecular es posible comparar el ADN de las especies ancestrales y el de las especies contemporáneas, de forma tal que se pueda identificar la trayectoria evolutiva específica. La clave está en determinar la cantidad de diferencias en el código de ciertos aminoácidos entre los distintos linajes, pues las mutaciones aleatorias se dan de forma periódica, a una determinada tasa o velocidad, por lo que las diferencias observadas serán un parámetro indirecto, pero fiel, del distanciamiento con un ancestro común. Pauling generalizó sus hallazgos con el particular caso de la hemoglobina, estableciendo una conducta similar para otras proteínas, observando distintas tasas de mutación de las bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina y timina), como puede apreciarse en la imagen siguiente.
Tan impactantes fueron los golpes asestados por Pauling en la ciencia, que se ha afirmado que James Watson y Francis Crick no hubieran podido llegar, en 1953, al descubrimiento de la doble hélice del ácido desoxirribonucleico –ADN–, de no haber sido por el descubrimiento previo de Pauling sobre la estructura de la hélice alfa, que es la forma del enrollamiento secundario de las proteínas (en conjunción con los aportes de Erwin Schrödinger sobre la entropía de los seres vivos).
¿Cuál es la idea subyacente en un reloj molecular? Fundamentalmente, que algunos marcadores evolutivos se suceden de forma periódica, es decir, con el mismo comportamiento de un reloj. Las observaciones en las recientes cinco décadas han dado certeza a los biólogos evolutivos que, durante el transcurso de millones de años, en un segmento determinado de ADN se acumulan aditivamente mutaciones, las cuales se suceden a una velocidad prácticamente constante, y fiable, en intervalos extensos de tiempo, de manera tal que el número de mutaciones en el código genético dará información sobre la separación temporal entre dos determinadas especies.
Como ejemplo de lo anterior, tómese el gen que codifica la proteína globina (un componente de la hemoglobina, estudiada por Pauling), el cual experimenta cambios de base nitrogenada a una velocidad media de 0.56 cambios por par de bases cada millón de años. La variabilidad de esta tasa es mínima. Así, si esta velocidad resulta fiable tras distintas mediciones, se podrá emplear la comparación genética como un reloj molecular, estableciendo el grado de parentesco entre las especies, indicando un ancestro común. Véanse algunos ejemplos en la siguiente imagen.
Considérese otro caso específico, para la ilustración del método. Si un segmento de ADN que se encuentra en dos especies se diferencia en cuatro bases, como se observa en la imagen siguiente, y se sabe que este segmento completo de ADN muta, es decir, se modifica, a una velocidad aproximada de una base cada 25 millones de años, será posible deducir que las dos versiones del ADN difieren en 100 millones de años de evolución (4 x 25), que es el tiempo total de separación. Dado que cada especie ha evolucionado de forma independiente, la mitad del tiempo corresponderá a cada una, es decir, 50 millones de años. Se concluye que, cuando menos, ambas especies compartían un ancestro común hace 50 millones de años.
Este método de datación evolutiva es general, y ha sido perfeccionado y se está utilizando para investigar cuestiones diversas, algunas de particular importancia, como el del controvertido origen del hombre actual conforme la modernización de la paleoantropología. Ejemplos de su aplicación se encuentran en el cálculo de las fechas de la divergencia entre el ser humano (Homo) y el chimpancé (Pan) y la fecha de la denominada «explosión cámbrica».
Resulta clara la utilización de los relojes moleculares para estimar las fechas de separación, pero también debe caerse en la cuenta de que esta técnica depende de otros métodos de datación, en vista de que, para calcular la velocidad a la que cambia un segmento de ADN, los paleobiólogos deben utilizar las fechas estimadas mediante otras técnicas de datación relativa y absoluta., como es el más conocido de la vida media del Carbono 14.
Finalmente, nótese que hablar de «un reloj molecular» es ciertamente incorrecto, pues se trata de un método que incluye «varios relojes moleculares», dependiendo de las moléculas proteicas que se utilicen en la aplicación del método, lo cual generalmente dependerá de los organismos que se comparan. Hasta aquí los conceptos básicos en torno del reloj molecular y el elogio al sobresaliente Linus Pauling, desconocido para muchas personas.
Fuente de imágenes ::
[ 1 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles :: Yale Alumni Magazine
[ 2 + 3 ] Imagen elaborada por Vinicio Barrientos Carles
[ 4 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles :: Cajales y Galileos + Tus tareas
[ 5 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles :: Imperio de la ciencia
[ 6 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles :: Cultura científica y Wikipedia
[ 7 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles :: Imperio de la ciencia
[ 8 ] Imagen editada por Vinicio Barrientos Carles, a partir de diferentes medios
