Hablando sobre la nariz en lamarckiano y darwiniano

Esta entrada es bilingüe.

Son dos idiomas completamente distintos. Me lo recordó Rubén Nieto en un comentario y me hizo mejorar una explicación que, probablemente, contenía un error de expresión. Y de ahí la idea de crear un post que tuviera los dos idiomas, lamarckiano y darwiniano.

Te planteo una situación y te la traduzco a ambos lenguajes.

Nosotros, como todos los mamíferos, tenemos un órgano, llamado vomeronasal, capaz de captar señales químicas procedentes de otros miembros de nuestra especie (feromonas). Especialmente de aquellos que van a poder ser pareja. El órgano vomeronasal (¿adivinas? está en el olfato) distingue claramente entre moléculas emitidas por machos y por hembras. Y aún más, detectan el estatus social. Que también es muy importante para la reproducción.

Órgano vomeronasal

The mammalian vomeronasal organ detects complex chemical signals that convey information about gender, strain, and the social and reproductive status of an individual. How these signals are encoded is poorly understood.

Se ha estudiado en ratones cómo funcionan las señales de este órgano. Porque se sabe bastante acerca de cómo mandan información al cerebro tacto, ojo, oído, vista, etc. Pero muy poco de cómo se capta la información el vomeronasal y de cómo la envía al cerebro. Y se ha visto, en ratones machos y hembras estimulados por el olor de la orina de otros ratones, que sólo son unas pocas neuronas las que se encargan de captar específicamente a machos o a hembras. Y que el análisis de la información es más complejo cuando lo que se capta es información de una hembra que de un macho. En ambos sexos.

Female cues activated more cells and were subject to more complex hormonal regulations than male cues. In contrast to gender, strain and individual information was encoded by the combinatorial activation of neurons such that urine from different individuals activated distinctive cell populations.

Además, para identificar a individuos, sus características, su estatus, se emplean combinaciones de neuronas específicas.

Y ahora, lo traducimos a lamarckiano. Como para los machos y para las hembras es bueno identificar a su posible pareja, o el status social de un posible competidor, han desarrollado un órgano que les permite hacer.

Y ahora, lo traducimos a darwiniano. Hay organismos que han sufrido cambios que les permiten captar mediante el olfato a sus posibles parejas. Esos cambios han surgido por casualidad. Allí donde eso ha representado una ventaja para la reproducción (p. ej., en entornos nocturnos), esos organismos han tenido más descendientes que sus congéneres que no portaban esa variante genética. Y la mayor cantidad de descendencia capaz de identificar esos olores ha tenido descendencia. Más que los que no los identifican. Por tanto, poco a poco, generación a generación, en la población, se ha impuesto esa capacidad. Incluso han desaparecido aquellos que no la tienen. No es que hayan muerto por no tenerla. Es que no producían tantos hijos. Y los que mejor identificaban a sus congéneres mediante el olfato, más descendencia tenían. Mientras esa capacidad otorgaba ventaja diferencial, se mantuvo su selección. Y dejó de sufrir modificación dirigida hacia más perfeccionamiento cuando ya no confería más ventaja (a veces, mejorar un dispositivo para que funcione mejor es tan caro que no merece la pena). De ese modo, no se llegó a una situación de optimización total, sino parcial, del órgano.

¿A que es más bonito el lamarckiano? Lástima que no sea cierto.

8 Replies to “Hablando sobre la nariz en lamarckiano y darwiniano”

  1. Rubén Nieto

    Tu explicación de las interpretaciones lamarckiana y darwiniana del órgano vomeronasal me parece muy clara y acertada. De hecho, ésa es la estrategia que considero más adecuada para hacer ver a los estudiantes las diferencias entre ambas teorías evolutivas.Escoger un fenómeno biológico (por ejemplo, la aparición de un órgano especializado) y explicarlo en términos lamarckianos y darwinianos.
    La segunda parte -explicar por qué la ciencia contemporánea no acepta la explicación lamarckiana y sí la selección natural- es menos difícil, en mi opinión, si se ha comprendido a fondo la diferencia entre ambos modelos.
    Y, nuevamente, felicidades por ese pedazo de blog.

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  2. José María Martino

    Y ahora, lo traducimos al mendeliano o a algo más reciente, al modelo físico de la genética molecular. Esa debe ser la estrategia que considero más adecuada para hacer ver a los estudiantes las diferencias entre los mecanismos evolutivos.
    Esos cambio surgieron hace unos 200 millones de años cuando en los antecesores de todos los mamíferos actuales ocurrió un mecanismo de variabilidad genética existente en el genoma de todos los eucariotas y representado por los transposones y el splicing.
    Algunos transposones relacionados con el sentido del olfato saltaron en la misma molécula de ADN, favoreciendo los intercambios entre distintas regiones de la misma molécula de ADN, generando proteínas nuevas que procedían de duplicación y recombinación entre exones.
    A todo esto se unió la estructura modular de los genes, como los fenómenos de splicing alternativo que permitieron multiplicar la capacidad de almacenamiento de información del material hereditario al proporcionar un sistema de procesamiento de información que permite la reutilización de un mismo gen (relacionado con el olfato) para producir proteínas con funciones diferentes.
    Dando todo esto lugar a un órgano, vomeronasal, especializado, capaz de identificar olores, señales químicas procedentes de otros miembros de su especie (feromonas) distinguiendo claramente entre moléculas emitidas por hembras y machos.
    El splicing, una rémora que comparten, inexplicablemente, todos los animales y plantas, y gran parte de los protistas, y que se trata en realidad de un verdadero engorro. Pues a los casi 30 años de exhaustiva investigación que ha pasado desde que se descubrió el splicing, nadie ha podido intuir que utilidad, por mínima y retorcida que sea, pueden tener los desconcertantes intrones para la célula, o el organismo, que los alberga, con la excepción de indicar principio o fin de la transcripción, o de ignorar exones,etc. O con una única excepción: la utilidad evolutiva. Y será porque cada exón es en sí una unidad funcional de la proteína que el gen significa. Con lo que los genes pueden evolucionar más eficazmente, y por tanto hacer evolucionar, desde dentro, a las especies más rápidamente, a saltos. Con lo que al aparecer en todos los mamíferos no supondría una ventaja ( p. ej. en entornos nocturnos) pues hay mamíferos totalmente diurnos, ni una ventaja para la reproducción, ni una ventaja para tener más descendencia pues todos los mamíferos han tenido descendencia y todos han tenido esa capacidad de identificar esos olores. Por tanto no fue poco a poco, pues lo tienen todos los mamíferos.
    Y no en que los que mejor identificaban a sus semejantes mediante el olfato, más descendencia tenían, sino que todos, incluidos los peores que sólo son excluidos en la sociedad humana, los mamíferos lo tenían. No era exclusivo de unos pocos sino que estaba en todos los que después dieron lugar a todos los mamíferos actuales. Por tanto esa capacidad no otorgaba ventaja diferencial, pues la tienen todos, que es lo que potencia la naturaleza y por tanto no hubo que seleccionarla. Quedando sin sufrir modificaciones dirigidas hacia más perfeccionamiento.
    ¿A que es más lógico el darwiniano?. Lástima que la genética molecular sea más real.

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  3. José Luis Castillo

    En principio, el splicing sí posee una utilidad más allá de lo evolutivo (que también lo evolutivo). Genera variantes proteínicas a partir de un mismo gen. Así, es posible que exista el mismo enzima en el hígado y en el corazón, pero con ligeras diferencias en uno respecto al otro. Porque no son las mismas condiciones fisiológicas las que reinan en un órgano o en otro. De este modo, gracias al splicing (si no sabéis lo que es no os preocupéis, dentro de poco haré una entrada para él), gracias al splicing decía, es posible ahorrar tamaño del genoma.

    Hay una segunda cuestión. Todo ese modelo de genética molecular es bien conocido como fuente de diversidad. Pero no sirve para filtrarla, para reducirla. No se opone a la selección natural. Es otro idioma pero no la niega. Es más. La refuerza. Porque deja claro que existe una enorme fuente de variabilidad y que, sin selección, habría mucha más diversidad. En ningún momento la genética molecular se opone a la selección natural.

    De hecho, hay un punto débil (muy débil) en la argumentación que trata de negar la selección natural. ¿Cómo es que el mismo cambio surge en todos los organismos de una especie o de un conjunto de especies? ¿Y a la vez? La alternativa más aceptada por la comunidad científica internacional no es la que propone José Mª Martino, sino la de que hubo selección y todos los que comparten un rasgo genético tienen como antepasado común a ese organismo en el que surgió.

    Cada mutación, cada novedad, aparece en un único individuo. Y, aunque al seleccionar al individuo se potencian todos sus alelos, no sólo los que son más adaptativos, esa novedad sólo se puede propagar en la población si es adaptativa o si está cerca de algún otro alelo adaptativo (arrastre genético). Cuando digo propagar, digo aumentar la cantidad en la que la novedad, la mutación, está presente.

    Lo que ocurre es que una mutación seleccionada, que están en todos los descendientes, andando el tiempo puede ser irrelevante, o ser incluso perjudicial. Pero forma parte de nuestra historia y, a no ser que haya una presión selectiva suficiente contra ella, contra la mutación, no será eliminada.

    De hecho, la interpretación que hace José Mª de la genética molecular en su comentario no sólo no es aceptada actualmente, sino que es rechazada. A falta de más trabajos, a falta de más investigación. En ciencia, no hay verdades absolutas. Pero sí hay horas de trabajo y experimentos. La interpretación de la selección natural como filtro para la diversidad (el párrafo darwiniano que escribo en el post) es la actualmente aceptada porque cuenta con más resultados experimentales a favor que ninguna otra. Mejor dicho, que todas las demás interpretaciones juntas.

    Os sugiero a los que leais esto a que busquéis qué respaldo tienen una y otra postura (que no son personales, hay que aclarar) en la comunidad científica internacional.

    De todas maneras, las discusiones acerca de ciencia son muy estimulantes porque obligan a perfilar bien los conocimientos. A mí me son muy útiles y por eso agradezco tu comentario, José Mª. Y todos los que quieras agregar en el sentido que sean. ¡Montón de gracias y un saludo! 🙂

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  4. José María Martino

    Ciertamente, la interpretación de la selección natural como filtro para la biodiversidad, es la actualmente más aceptada porque cuenta con más resultados experimentales a favor que ninguna otra. Mejor dicho, que todas las demás interpretaciones juntas. Como tú dices, eso es lo que dice la comunidad científica internacional. Eso es ciencia.
    Pero cuando consultamos en los libros de texto o revistas especializadas, parece que no hay unanimidad en cuanto al nº de biodiversidad.
    La clasificada parece que son aproximadamente 1.753.800 de los cuales 1.025.000 son insectos, 270.000 para los vegetales, 4.650 mamíferos, 9.700 aves etc. Pero en libros de texto ( ecir 1º bch) por ejemplo dice que puede llegar a la estimada de 13.632.300, más de trece millones, 8.750.00 para los insectos, 320.000 para los vegetales, 4.800 mamíferos, 9900 aves, 400.000 virus etc

    Entonces al exponerles a los alumnos la acción filtradora de la selección natural, ellos opinan que no cuadran esos datos y menos si algunos libros de textos dicen que en la historia de la vida el total de especies podría haber llegado a 150 millones de especies. ¿Qué datos puedes ofrecernos para aclarar esta cuestión? ¿Qué datos establece la comunidad científica internacional? ¿Sería objeto de uno de tus excelentes post, en breve?. Muchas gracias por adelantado.

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  5. José Luis Castillo

    El problema de la biodiversidad es su desconocimiento. Pero, a nivel de grandes grupos (y cuando digo grandes me refiero al tamaño de los bichos o de las plantas) es relativamente bien conocida. No va a cambiar mucho la cifra de vertebrados que sabemos que existen. O de fanerógamas (aunque ahí hay muchos más margen todavía).

    Sin embargo, de bacterias, conocemos la punta del iceberg. Conforme los organismos son más complejos, es más difícil diversificarse. Porque las novedades tienen que encajar. No sólo tienen que ser adaptativas ellas. Tienen que hacer adaptativo al conjunto. Una condición más restrictiva. Por eso, en realidad, no deberíamos hablar de selección natural, sino de “selección natural a escala de” (gen, genoma, célula, tejido…).

    Y, sobre todo, la diversidad parece que se centra en características menos sometidas a presión. Donde la eficiencia de una proteína es clave para un organismo, su secuencia está muy conservada. Porque ya fue optimizada. Citocromos, p.ej. Es fácil encontrar múltiples ejemplos de genes casi congelados, en los que las variaciones, las novedades, no han alterado sustancialmente su función. Un ejemplo clásico es la ruta de las pentosas fosfato, que está plenamente optimizada (es imposible hacer lo que ella ejecuta en menos pasos y con menor gasto de energía, y así en todos los organismos).

    Puede haber mucha diversidad. Pero no en las características con las que los seres vivos se las tienen que ver con factores limitantes. Ahí es donde opera la selección natural. ¿Qué piensas al respecto? Yo veo compatible mucha diversidad con poca. A diversas escalas. Muchos organismos parecidos pero no iguales. De hecho, la diversidad de especies ha aumentado pero la de phylums ha disminuido.

    ¡Arhg! Me tengo que ir a clase. Espero respuesta y seguimos.

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  6. José María Martino

    Me llama la atención que por ejemplo en los mamíferos, segun Nature, existen unos 30000 genes más o menos igual que en el genoma humano y con el ratón compartimos un 99% de esos genes, por tanto los cambios de una especie a otra no se deben , por tanto, a la invención evolutiva de nuevas estrategias genética, sino a sutiles modulaciones en la activación de unos genes que, en esencia, compartimos con todos los mamíferos.
    Y si esa es la esencia en los insectos debe ser igual, por tanto, aunque son menos complejos, sería más facil diversificarse, como dices, pero como puede haber de entre 1.025.000 a 8.750.000 cuando sólo tienen un 50% menos genes que los mamíferos, no es un poco paradójico. Si mamíferos sólo hay unas 4650 a 4800 especies con 30000 genes en los insectos con 15000 genes, redondeando, habría…………….
    Yo trabajo en adultos………

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  7. Bahuan Ramos

    Muy bueno, me gusto mucho los conceptos pero quería pedir si alguien me puede dar ejemplos claros sobre ambas teorías (lamarckiano y darwiniano)

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