CATÁSTROFES, CATASTROFISMO Y EVOLUCIÓN BIOLÓGICA

Vivimos sobresaltados por las noticias de catástrofes de toda índole y magnitud, muchas lejanas, pero algunas muy próximas: terremotos, volcanes, huracanes, DANAS, incendios incontrolables, plagas, pandemias, desastres nucleares…, pero también otras más lentas y silenciosas como el cambio climático, directamente relacionado con algunas de las anteriores.

La amenaza de un futuro incierto para buena parte del planeta, e incluso para el conjunto de la humanidad, pende sobre nuestras cabezas. De hecho, sabemos que, a lo largo de su historia, la vida sobre la Tierra ha sufrido varias extinciones masivas; lo cual, entre otras cosas, ha debido tener una notable influencia en la discontinuidad del registro fósil, hecho tozudo y de gran importancia en las, a veces agrias, polémicas entre los biólogos evolucionistas, ya desde los tiempos de Darwin.

La cadena continua de los seres

En el siglo XVI, la idea de una cadena continua de los seres mantenidos por generación divina (especial o espontánea) marcaba un horizonte confuso en la imagen de la naturaleza… En el incipiente conocimiento científico, las preguntas de tipo “Qué”, referentes al inventario y clasificación de los seres considerados vivos, se topaban con la teología natural de la escolástica…

En esta tarea tenemos a creacionistas fijistas como Linneo ‒ él plantea que hay tantas especies como formas creadas hubo en el principio‒, que aborda la clasificación de las plantas mediante la observación atenta, la descripción completa y rigurosa de las partes visibles y la extracción del carácter propio de cada una de ellas.

Buffon y Lamarck defienden una perspectiva transformista y funcional debido a los cambios del entorno; Buffon de tipo degenerativo: “se puede ir bajando gradualmente de la criatura más perfecta hasta la materia más informe… y al mineral más tosco”. 

Por su parte, el transformismo de Lamarck (igualmente gradual) es de tipo progresivo, en una permanente tendencia a la perfección desde una continua generación espontánea. También establece una jerarquía funcional en las estructuras, que aplica a la clasificación: distingue entre la organización funcional interior y la forma exterior resultante de las adaptaciones singulares al entorno.

 

Desde la contingencia catastrofista, Cuvier rompe con la cadena continua de los seres

Frecuentemente se ignora, cuando no se simplifica y ridiculiza la aportación de muchos autores al desarrollo de la ciencia, a menudo con Lamarck, pero también ocurre algo parecido con su poderoso adversario Cuvier ‒considerado como el malvado que le hizo la vida imposible‒, al que se le encasilla como catastrofista y creacionista.

Cuvier, uno de los padres de la anatomía comparada y la paleontología, sitúa la función integrada (organismo) delante de la diversidad estructural, característica de las partes visibles. Con la anatomía comparada ya no se comparan estructuras aisladas entre sí, sino en su coherencia funcional. 

Pero él ve saltos insalvables entre los organismos y en el registro fósil, y los explica mediante una sucesión de extinciones catastróficas, seguidas por nuevas creaciones biológicas (no divinas) que conducirían de forma contingente a los grandes tipos actuales, que exhiben discontinuidades insalvables entre ellos. A diferencia de Lamarck, Cuvier ataca la idea de continuidad de los seres y la de su permanente generación espontánea. Así, introduce en la biología las ideas de contingencia en los sucesos y de discontinuidad en la cadena divina de los seres, ambas esenciales en los posteriores planteamientos evolucionistas de Darwin, aunque el biólogo inglés las consideró en el marco del gradualismo del geólogo Lyell (con gran disgusto de su amigo y gran defensor, Huxley).

En cuanto a su perspectiva funcional, al igual que Buffon y Lamarck, Cuvier coloca la función delante de la estructura: para él, el organismo animal es una unidad de funciones integradas con una enorme posibilidad de diversidad estructural, fundamentalmente en la parte más externa; ya no se comparan las partes aisladas entre sí, sino en la coherencia de su dinámica funcional. Pero esta coherencia interna en la esencia o naturaleza de cada gran grupo (plan básico de diseño, phylum o filo) animal contrasta con la brecha insalvable entre los grupos. Esa es la gran diferencia con Lamarck, aunque coincide en la coherencia funcional en relación con el medio: «Las diferentes partes de cada ser deben coordinarse para hacer posible el ser total, no solo en sí mismo, sino en sus relaciones con el entorno». Así pues, para este paleontólogo existe una discontinuidad estructural, debida a la contingencia, agrupada en cuatro planes o tipos básicos, y una continuidad funcional debida a las condiciones de existencia en el entorno. La armonía funcional hace que la diversidad estructural esté en consonancia con la función que cada ser vivo realiza en su medio, lo que actualmente denominamos nicho ecológico. Así, las catástrofes contingentes dejarían muchos nichos ecológicos vacíos y una readaptación rápida para ocuparlos, que ocasionaría los grandes tipos de animales con diseños inconexos entre sí. En este sentido, la gran extinción del precámbrico que dio lugar a la explosión cámbrica debió de ser especialmente importante. Hemos visto que solo las necesidades funcionales básicas dan continuidad a la vida, y no la infinitud de pequeñas diferencias graduales en los caracteres estructurales que contemplaba la idea de la cadena continua de los seres.

Es difícil no comentar, aunque sea de pasada, el paralelismo que existe entre esta concepción medieval de la naturaleza y la actual de pequeños cambios genéticos graduales que mejoren de forma inconexa las estructuras vivas. 

La armonía funcional en la diversidad estructural se escapa a los planteamientos del programa genético, tanto en el dogma central de la biología molecular como en la nueva síntesis neodarwinista. 

En estos planteamientos desaparece el organismo y reaparece el análisis reduccionista e incoherente de las partes, llegando hasta detallar las frecuencias alélicas, que generalmente solo responden a cambios en las secuencias del ADN sin manifestación fenotípica alguna. Además, las aventuradas correlaciones entre genotipo y fenotipo, que frecuentemente hace la genética, son especialmente graves cuando se identifica este último con una determinada enfermedad, ya que se olvida que correlación no significa causalidad. Muchas definiciones fenotípicas complejas –como ocurre con determinadas patologías‒ agrupan un conjunto de síntomas que están relacionados con intrincadas cadenas de reacciones de la fisiología celular e intercelular; en cada una de esas cadenas intervienen múltiples proteínas (codificadas por uno o varios genes, según los polipéptidos que las integren); por lo que resultan totalmente absurdas noticias como: “se ha aislado el gen responsable de…” Cada gen solo es responsable de codificar en su secuencia el orden de los aminoácidos de un polipéptido…, todo lo demás es bioquímica y fisiología.

Cuvier hace una jerarquía entre los órganos más o menos esenciales, y sitúa a los primeros en el interior de la estructura viva y a los segundos en el exterior.

Este enfoque me parece muy profundo, en claro contraste con el Cuvier meramente catastrofista y creacionista que nos suelen presentar. En primer lugar, la distinción entre un núcleo interno esencial y una periferia variable está profundamente arraigada a la estructura de los principales niveles de organización de la materia: los átomos, las proteínas (como nivel biológico supramolecular), las células y los individuos pluricelulares.

Los átomos presentan un núcleo que caracteriza el elemento correspondiente en la tabla periódica.

Las proteínas también presentan un núcleo hidrofóbico ordenado (core) que permite el empaquetamiento esencial del tipo de proteína, y una periferia hidrofílica que permite una variabilidad de interacciones –más o menos específicas, y con distintos grados de afinidad– en función de su plasticidad conformacional ante diferentes ligandos.

Las células también se caracterizan por un núcleo portador de la información genética y epigenética esencial del tipo celular, y una periferia definida por una membrana con receptores proteicos específicos de cada célula y que interaccionan con la información contingente del medio.

En lo referente a los individuos pluricelulares me remito a lo expuesto por Cuvier; quizá tan solo añadir que el cerebro también presenta una estructura similar, donde en el núcleo está lo esencial automatizado, y en la periferia, en vanguardia, lo nuevo en acción directa con el medio exterior.

En general, podríamos concluir que, al menos en la evolución biológica, el interior responde a lo seleccionado hace tiempo; mientras que la variabilidad exterior responde al incesante juego entre la contingencia del entorno y la inmediata necesidad en la respuesta adaptativa de las funciones y estructuras previas. Probablemente, este juego –y no algunas simplificaciones deterministas y reduccionistas‒ esté implicado en los procesos de evolución rápida tras las catástrofes.

La perspectiva funcional en Darwin. La contingencia del medio ambiente en la ontogenia y en la filogenia

En la embriología los descubrimientos de K. E. von Baer están en línea con los de Cuvier respecto a la discontinuidad entre los grupos de seres vivos: observa cuatro tipos de desarrollo embrionario que coinciden con los que el sabio francés identifica en sus estudios de anatomía comparada. Pero, además, también distingue entre interno y externo en el espacio y entre próximo y lejano en el tiempo:

“Los rasgos más generales de un grupo aparecen en el embrión antes que los rasgos más especiales. Las estructuras menos generales nacen de las más generales, hasta que finalmente aparecen las más especiales”.

 

Estas conclusiones de Von Baer las llevaría más tarde E. Haeckel al campo de la evolución en su expresiva ley biogenética: “la ontogenia recapitula la filogenia”.

Antes de que Haeckel enunciara la ley biogenética, el embriólogo von Baer ya tenía un barrunto de la relación en el espacio y en el tiempo de la evolución propia de la ontogenia (entendida como desarrollo), pero no estaba de acuerdo con la teoría de la evolución filogenética de Darwin, donde bajo este término se teje una compleja red de relaciones medioambientales de forma contingente, sin dirección ni propósito alguno. No obstante, tanto von Baer con la embriología como Cuvier con la anatomía comparada y la paleontología ponen los cimientos para la construcción de la teoría darwiniana. Cada uno en su campo distingue entre órganos más internos –los más importantes, los que aparecen en primer lugar y definen a cada uno de los cuatro grandes grupos– y órganos más superficiales, más variables, tardíos y definidores de los subgrupos y pequeñas ramificaciones de los grandes taxones.

En términos evolutivos la estructura interna de los animales respondería a la adaptación a los cambios del entorno en el pasado, definidora de los grandes tipos esenciales, mientras que la estructura más superficial estaría asociada a la interacción contingente más reciente entre el organismo y su medio, generadora de una explosión de diversidad adaptativa. El juego entre presente y pasado, entre lo actual y la historia, entre ontogenia y filogenia, es también el juego en interacción incesante entre las estructuras internas y externas.

Por lo tanto, es cada ontogenia particular la que durante la existencia del ser vivo va tejiendo la tela de araña de la filogenia; pero para ello, cual arácnido, la nueva ontogenia recorre desde su inicio embrionario la red tejida por sus ancestros en la filogenia. Así, paulatinamente, paso a paso, las nuevas conquistas epigenéticas mantenidas a lo largo de ontogenias sucesivas van tejiendo paulatinamente la reciente filogenia.

Ya habíamos comentado que la búsqueda de armonía funcional en la diversidad estructural está también muy presente en las teorías de Darwin. En el título de su libro principal El origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida, Darwin ya hace referencia a la variabilidad dentro de la constancia entre las especies, y al papel selector de esta diversidad por el medio natural. Como ya hemos visto, en aquel momento, además del cambio en el concepto de especie y de la influencia del medio en la función y estructura del ser vivo, la medieval idea de generación divina había sido sustituida por la fisiológica de reproducción. Esta nueva concepción exigía algún tipo de información que pasara mediante células, sexuales o no, de una generación a la siguiente, es decir, algún tipo de herencia. Por tanto, la teoría de Darwin nacía, al igual que la de Lamarck, con dos dimensiones de cambio: una en el espacio, de adaptación al medio; y otra en el tiempo, de formación de nuevas especies por reproducción diferencial de las más aptas.

En Darwin, el cambio en las especies producido a lo largo del tiempo no busca ningún fin, ni es el resultado de ningún programa de desarrollo como ocurre en la ontogenia; de acuerdo con Haeckel, la ontogenia recapitula la filogenia, pero esta es impredecible –no hay camino, solo las estelas de lo ya navegado– y está a merced de la contingencia medioambiental. De hecho, Darwin no utilizó el término evolución en su Origen de las especies sino la idea de “descendencia o herencia con modificación”.

La importancia de los genes relacionados con el control del plan corporal u homeoboxes (que no presentan ninguna característica genética distintiva respecto a los denominados genes estructurales) radica en las proteínas que codifican y en la secuencia espaciotemporal de interacciones que estas proteínas establecen durante el desarrollo. Quizá la diferencia esté en la posible flexibilidad o plasticidad de las proteínas relacionadas con uno u otro tipo de genes: menor para los estructurales y mayor para los reguladores, donde la interacción entre proteínas desordenadas y estos genes está sometida a mayores variaciones ambientales, tanto internas como externas.

En todos los niveles biológicos (supramolecular proteico, celular y pluricelular) se da cierta plasticidad fenotípica frente al ambiente, como la que hace que, bajo determinadas circunstancias ambientales, no se manifiesten las mutaciones en la conformación de las proteínas. En este fenómeno, la coherencia funcional y estructural de las proteínas que interactúan impone las conformaciones anteriores a las mutaciones, de manera que estas se acumulan de forma silente con la ayuda de proteínas de choque térmico (HSP), que actúan como “capacitors” (condensadores o almacenadores de mutaciones), y también con la intervención de priones que, además, actúan como propagadores de conformaciones, hasta llegar a un periodo de cambio ambiental drástico (estrés) donde todas las mutaciones almacenadas pueden liberarse y expresarse a la vez. 

Este fenómeno podría considerarse como la explicación molecular de la teoría de los equilibrios intermitentes (Punctuated equilibria) de Gould y Eldredge, en la que proponen que las especies son estables durante la mayor parte de su existencia (estasis), salvo en momentos de crisis, donde se producen etapas de evolución rápida (a escala geológica) asociadas a la formación de nuevas especies.

Para llegar a una teoría general de la información, debemos tener siempre en cuenta que todos los niveles energético-materiales de la realidad están interconectados y que no hay ningún ser que tenga una existencia independiente en sí mismo. Los seres vivos no son sin su medio, y la vida es un auténtico telar con su urdimbre y su trama.