Evolución y desarrollo

Aún a riesgo de repetir lo que Biomaxi en su blog Evolucionarios comenta acerca de un artículo aparecido en El País (19/03/2006), voy a intentar contar desde abajo de qué trata toda esta cuestión de la evo-devo.

Según la teoría darwinista de la evolución, y a muy grandes rasgos, los cambios que dan lugar a nuevas especies se establecen a base de pequeños cambios que, a la larga, llegan a diferenciar unas de otras. Además estarían la deriva genética, el aislamiento reproductivo y alguna otras razones más, pero con quedamos con esta idea general.

El problema con el que, supuestamente, se topa el darwinismo es la explicación de cómo aparecen grupos de orden mayor al de especie: órdenes o filum enteros. En estos últimos casos, nos hallamos ante cambios que implican la aparición de rasgos y estructuras completamente nuevas que, difícilmente, podrían ser consecuencia de cambios genéticos de pequeña magnitud.

Así que nos encontramos ante la cuestión de que, o bien se dan demasiados cambios al mismo tiempo (o en un corto período de tiempo), asunto bastante difícil, o bien, apoyándose en lo que ya las poblaciones poseen, se originan esos nuevos tipos. Y aquí es donde entra en juego la biología del desarrollo. El término “evo-devo” hace referencia, precisamente, a la relación entra la evolución y el desarrollo (“developement”).

La biología del desarrollo se encarga de descifrar las claves del desarrollo embrionario de los organismos. El porqué la cabeza, las patas, el abdomen, los órganos, se encuentran en su sitio y no en otro, y el porqué de su desarrollo coordinado. La biología del desarrollo tiene una relación evidente con la teoría de la evolución, relación que se ha olvidado en ciertos círculos, pues, al tratarse de cómo se establecen los diferentes planes corporales, explicaría qué ha cambiado de un filum a otro. Como bien dice Biomaxi (mucho mejor que yo, y no está de más indicarlo), uno de los casos más palmarios sobre esto es la denomiada Explosión Cámbrica, en la que se “inventaron”, aparentemente de la nada, casi todos los planos corporales de los diferentes tipos que existen hoy día.

El primer efecto de una mutación en un gen del desarrollo lo observó el colaborados de Thomas H. Morgan, Calvin Bridges, en la Drosophila melanogaster. Se trataba de una mutación que provocaba que los halterios se transformaban en alas (las moscas son dípteros, y sólo tienen un par de alas; el otro par, que poseen todos los insectos, se transforma en halterios, piezas que sirven para equilibrar el vuelo). Esta mutación, denominada bithorax , se encuadra dentro de los llamados genes homeóticos, genes que influyen sobre regiones extensas del genoma e interviniendo en el desarrollo embrionario.

Sin embargo, este descubrimientos no se tuvo en cuenta hasta que fueron apareciendo más mutaciones de este tipo.

Algunos genes maternos intervienen en una larga serie de eventos de naturaleza genética que afectan al desarrollo del embrión. Estos genes maternos controlas los genes cigóticos, que se expresan en el embrión. Un ejemplo, siempre en Drosophila, son los genes Gap: sus mutaciones provocan la ausencia de varios segmentos del embrión. Los genes Gap segmentan, pues, al embrión, activándose la expresión de otros genes llamados Pair-Rule.

Los siguientes genes en activarse son los Segment Polarity, que determinan dónde están las partes anterior y posterior de cada segmento. Y es a partir de aquí donde los genes homeóticos actúan, determinando qué va a ser de cada uno de los segmentos.

En definitiva, los genes homeóticos se expresan en factores de transcripción, es decir, proteínas que regulan la lectura de determinadas secuencias de ADN y no de otras. Lo curioso es que el orden de transcripción de estos factores es el mismo que el orden físico en que se encuentran: los genes de la cabeza se expresan antes, que los de los siguientes segmentos, siguiendo el orden en que se encuentran. Esto se conoce por regla de la linearidad, descubierta por Edward Lewis. Al parecer, la colinearidad se debe a que estos genes son originados por la duplicación de genes ancestrales (quedarían unos a continuación de otros) y por cambios en la función de los duplicados.

A partir de aquí, los genes de segmentación dejan de actuar, y los genes homeóticos sufren una doble regulación:

  1. Los genes Polycomb regulan de modo represivo.
  2. Los genes Trithorax activan la transcripción.

¿Y a qué corresponde el famoso término “homeobox“? Resulta que, de modo independiente, dos investigaciones de 1983, realizadas por Walter Gehring de la Universidad de Basel, en Suiza, y por Matthew Scott y Amy Weiner, de la Universidad de Indiana, en Bloomington, que, dentro de estos genes, existía una secuencia común a todos ellos altamente conservada desde el punto de vista evolutivo. Es a esta secuencia a la que se denomina “homeobox” o caja homeótica. Y lo apasionante de todo esto es que la caja homeótica también existe en vertebrados, incluso en seres humanos, y con una alta tasa de conservación. Hasta ese momento se pensaba que planes corporales tan diferentes como los de los artrópodos y los vertebrados debían estar regidos por genes reguladores igualmente diferentes, demostrándose de esta manera que no era así.

Por ejemplo, Gerald Rubin, uno de los mayores investigadores en este campo, ha reconocido una larga secuencia de 20 componentes que dan lugar al desarrollo del ojo en Drosophila, alguno de los cuales también se encuentra en el ser humano.

El propio Scott mencionado más arriba, estudiando el gen patched, crucial para el desarrollo del embrión de Drosophila, encontró genes similares en otros artrópodos, ratón y ser humano, siendo en este último caso responsable de algunos tipos de enfermedades.

Para acabar, incluyo una imagen extraída de un artículo de Mario Zurita, de la Universidad Nacional Autónoma de Méjico, en el que se esquematiza una posible vía de evolución del plan corporal de los artrópodos primitivos a los modernos.

El ancestro sería algo parecido a un ciempiés, en el que sólo se distiguirían cabeza, tronoco y cola. Aparecerían palpos (pa), abdomen (ab) y tórax (to).

Habría nuevas divisiones de estos segmentos, de los que surgirían patas y otros apéndices, entre ellos las alas y los halterios.

Espero que, con este artículo, haya quedado clara la importantísima aportación que hace y que aún le resta por hacer, a la biología del desarrollo a la teoría evolutiva. Si no es así, aquí lo dejo para someterlo a “revisión”.

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31 comentarios

  • ME PARECE MUY INTERESANTE EL MATERIAL QUE ENCONTRE EN ESTE SITIO.. MUY BREVE Y PRECISO..

  • Evolutionibus

    Se agradece.

  • Bueno el sitio, buscaba algo integrado para comprender este tema

  • Pablo Hermosilla

    Muy buen artículo, me dejo mucho mas claro la acción e importancia de los diferentes genes en la Drosophila.

    Felicitaciones!

  • Situacioones de estrés ambiental motivaron reordenaciones globales a nivel genomico, así como la reactivación de elementos retrovirales, dando lugar a nuevos planes corporales radicalmente distintos a los de sus ancestros y en un breve espacio de tiempo. Estos cambios se produjeron durante el desarrollo embrionario, por alteración en la expresión de los genes HOX.

    Por tanto:
    1. La evolución no es un proceso de cambio gradual basado en la aparición de caracteres “ventajosos” favorecidos por la selección natural y fruto de mutaciones puntuales, sino reordenaciones a lo bestia motivadas por situaciones de estrés ambiental.

    2. La evolución SÍ es dirigida, ya que éstas reordenaciones no son aleatorias, puesto que hay lugares de mayor predisposición para la reinserción de secuencias móviles: hot-spots.

    …entre otros puntos fundamentales que no puede explicar el Darwinismo…

    Hora de cambiar la “teoría evolutiva” ?

  • Evolutionibus

    ¿Por qué no? Pero te aseguro que esos mecanismos que indicas, que son tales, sirven para los grandes cambios de tipos o fyla de animales. ¿Y el resto?

  • ¿Qué resto? Los pequeños cambios patentes en los individuos de una misma especie son fruto de adaptaciones al ambiente, pero no por ello pruebas de especiación. Habría asimismo que redefinir el concepto de especie ya que no tiene en cuenta la generación de híbridos (fruto de cruzamiento de dos especies distintas)fértiles.

    Asumo que el saltacionismo no tiene la respuesta para el origen de la vida: las complejas redes de información, procesos metabólicos (pe:fotosíntesis), la reproducción sexual…pero mucho menos la tiene el gradualismo.

    No concibo que dichos procesos, o otros tales como la inteligancia, o el ojo (órgano extremadamente complejo) surgieran por puro azar bajo la dirección de la tan aclamada fuerza creadora de la selección natural.

    Lo que yo digo es que el Darwinismo se ha convertido en una especie de religión para muchos, a pesar de las múltiples pruebas y datos científicos en su contra. Se resiste a verse modificada y en esto, como en cualquier otra parcela del conocimiento, para que se avance, las teorías han de estar sujetas a refutaciones o incluso sustituciones en caso de que no estén en lo cierto.

    ¿Qué opinas?

  • PD: no se si he entendido bien a lo que te referías con “el resto”

  • La selección natural no es un proceso al azar, sino que va dirigida a la mejora de la adaptación. Lo que es al azar es la mutación.

    Y no. No es una religión el darwinismo, entre otras cosas porque está sujeta a cambio permanente.

    En cuanto a lo otro, por ir a los clásicos: ¿explicarías la especiación de los pinzones de Darwin con reordenacinoes en los genes Hox, por ejemplo?

  • Lo que Darwin observó en los pinzones fueron cambios en la morfología de las alas y los picos, resultado de adaptaciones al medio que, en mi opinión, nada tienen que ver con un proceso evolutivo. No creo que unos pinzones tengan más ventaja sobre otros por la forma de su pico o de sus alas. De hecho, según la teoría sintética hay “unos individuos genéticamente más aptos que otros”, pero comprobado está que el pool genético de una especie es esencialmente el mismo en todos sus individuos, y los cambios de nucleótidos (debidos a mutaciones puntuales) no tienen relevancia evolutiva.

    Y es que hay que remitirse a las evidencias. El registro fósil muestra extensos periodos de tiempo en que las especies han permanecido inmutables, para luego experimentar cambio drásticos en muy poco margen de tiempo. Ejemplo de ello es la Explosión cámbrica, que en cuestión de 30 MA dio lugar a la aparición de todos los planes corporales de los organismos de hoy en día. Fue entonces cuando surgió la simetría bilateral: un cambio tal en el eje corporal sólo puede ocurrir afectando a la expresión génica de los genes que controlan el desarrollo morfológico y confieren al embrión identidad axial.

    Yo no esoy de acuerdo con el papel protagonista que se le ha dado a la selección natural en el proceso evolutivo, ni a la mutación puntual como mecanismo generador de variabilidad. No creo que por azar pudiesen alcanzarse grados tan sumos de complejidad, y puestos a desmentir: ¿donde están los pasos intermedios que deberían haber quedado en el registro fósil? porque hablando en términos de probabilidad, en una sucesión de eventos, lo más probable es que se encuentren elementos del medio, cuando los datos demuestran que solo existen ejemplos de los extremos (no se si me explico).

    Sin ánimo de entrar en un debate agresivo como muchos que he visto en otros foros, ¿no crees que la teoría sintética hace aguas por todos lados?

  • Si no consideras la especiación como evolución, pues creo que ya no hablamos de lo mismo. En un biotopo dado, claro que unos picos tienen ventajas sobre otros.
    Y los largos períodos de tiempo sin registro fósil son eso, largos períodos sin registro fósil, no largos períodos necesariamente sin especies intermedias.
    En cuanto a tu tercer párrafo, me remito a lo dicho sobre la SN en mi comentario número 9.
    Saludetes.

  • Pero es que no existen tales especies intermedias. Ese es el problema. El hecho de que no se encuentren en el registro fósil es clara evidencia de que no existieron. Te pongo un ejemplo:

    supuestamente, según la teoría sintética el murciélago proviene de un mamífero semejante al ratón. En este supuesto antecesor, las patas delanteras irían progresivamente en alas, generación tras generación…hasta que en un momento dado echó a volar. Yo creo por unlado que entre que le empezaron a salir alas, y echó a volar, ese “intermedio” vería altamente comprometida su supervivencia ya que ni podría usar sus patas delantera para la locomoción terestre, ni para volar, y por otro lado, no se han encontrado ninguno de esos pasos intrmedios en el registro fósil. Si hubiese pasado así, habría muchos más fósiles de intermedios que de ratón o murciélago formados por completo.

    Sigo sin creer que sea la SN el motor evolutivo, ni el gradualismo el mecanismo. De toda formas, la teoría sintetica mantiene una “evolución sin dirección ni propósito”: ¿estás proponiendo una desviación de dicha teoría?

  • “Nadie ha producido jamás una especie por medio de los mecanismos de selección natural. Nadie se ha acercado nunca a ello, en tanto que la mayoría de los actuales argumentos de los neodarwinistas se ocupan de esta cuestión.”

    11. Colin Patterson, “Cladistics”, Interview with Brian Leek, Peter Franz, March 4, 1982, BBC

  • “Pero es que no existen tales especies intermedias.” Como tú digas, pero como dices que estás más abierto a nuevas ideas que los de cerrazón darwinista, mira a ver si esto es un invento de la secta seleccionista.

    En cuanto al caso del murciélago, ¿enumeramos todos los mamíferos que usan sus membranas entre patas para planear? Mismo órgano, diferentes funciones.

  • Un Visitante...

    Siento discrepar con las personas que han escrito los comentarios precedentes.

    Creo que el articulo es pobre y escrito por alguien que no esta especializado en evo-devo. Más bien es una recopilación de 4 datos a nivel muy básico. Si pretendía ser una historia de la evo-devo fracasa estrepitosamente (como error garrafal: ¿¿¿¿Donde esta García Bellido?????, y como este, varios). Si por el contrario intentaba ser un BREVE(isimo) resumen de la genética evolutiva y del desarrollo es mucho peor de lo que pensaba, ya que lía más que aclara. Otro fallo garrafal típico de principiante: NO PONER BIBLIOGRAFIA.

    No estoy aquí para criticar al autor personalmente (aunque lo parezca) estoy para dar un aviso a los lectores: Si quieren de verdad enterarse o tener una idea general de lo que es el mundo de la evo devo les recomiendo encarecidamente que se lean los libros de referencia de este tema… Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom, de Carroll, o Master Control Genesis in Development and Evolution, de Gehring.

    La proliferación de este tipo de Bloggs (el de Paleofreak, BioMaxi y otros, de los cuales voy a excluir por supuesto la lógica del titiritero) Hace un flaco error a la comunidad científica, ya que están informando sobre temas muy complicados, que los profesionales hemos tardado años en comprender, personas sin ningún tipo de formación especializada en el tema en el que hablan (se nota en todo el articulo). De hecho, los comunicadores son, la gran mayoría, como mucho estudiantes de doctorado bastante verdes… Es increíble la influencia negativa que estos Blogs poseen en las personas que se acercan por primera vez al apasionante mundo de la Biología. Otro suceso que me asusta es la proliferación de teorías Crank en la mayoría de los comentarios que aportan los lectores, es increíble el desconocimiento que muestran estas personas de la genética básica y las teorías evolutivas.

    Sin embargo, supongo que en estos tiempos que corren y en estas nuevas generaciones, lo que se busca es la teoría del mínimo esfuerzo. Es mucho más sencillo leer estos pedazos de información no cohesionadas y mal explicadas (que no requieren ni siquiera ni cierta capacidad de concentración) en vez de estudiar el fantástico libro de Li, de Mayr, del propio Gehring, de Felsenstein o de cualquier otro experto.

    Por favor. Fíjense los que me van a responder que yo no he atacado al autor personalmente, yo he comentado su conocimiento en el tema y el papel que hacen los blogs como este. Así que si quieren de verdad rebatir mis argumentos respóndanme con opiniones fundamentadas (otro indicio del poco nivel que demuestran estos Blogs… no se sabe discutir).

  • Justamente por eso, hazte un blog, personaje, que nos morimos de ganas, aquí y en otros lugares donde te prodigas.

  • Ya que me metes en el mismo saco, te pediría que me hicieses uno de estos análisis tuyos en esos post míos que consideres insuficientes. No es porque me considere mejor que Evolutionibus, que no lo soy, sino porque no querría llenar su blog de críticas y contracríticas; en mi casa no me importa acumular basurilla.

  • Un visitante...

    Tranquilos, tranquilos. No voy a volver a perder el tiempo con vosotros. Ya he dado el aviso, que es lo que quería.

    Más que nada es porque me ha llegado un alumno de cursos de doctorado aludiendo a páginas como estas. Y como este pobre alumno me dio la reseña de esta pagina pues me he dedicado a indagar que era esto del mundo de los blogs… y me he llevado una decepción enorme (del bajo nivel que se maneja, claro). En cuanto al tiempo dedicado y esfuerzo me parecen estupendos. Pero muy poco útiles.

    Sólo quería avisar a futuras personas que naveguen por estos lares que tengan ojo avizor porque hay mucho más que esto… y mucho mejor… en cuanto a ciencia se refiere por supuesto.

    No voy a entrar en la problemática de la divulgación porque es un tema muy trillado y muy sencillo que ya se ha superado hace tiempo… solo les apunto a un divulgador al cual admiro, y conozco, Javier Sanpedro (ojeen su experiencia y currículo). Para ser buenos divulgadores, señores, actividad muy respetable y necesaria, se necesita un conocimiento excelente al tema a tratar. Fíjense como Eistein sabía explicarle a la teoría de la relatividad a cualquier persona o como Nei puede explicar filogenia a estudiantes de primero de carrera.

    No se preocupen, no volveré a intervenir en este vuestro mundo. Ahora, como deber de investigador, profesor pero sobretodo amante de la biología y la ciencia voy a desaconsejar encarecidamente vuestras páginas web en general. Desgraciadamente, y por temor a que algún alumno se confunda y se pierda en estos mares, algunas páginas buenas y útiles como la del profesor Rodríguez Palenzuela también entrarán dentro de este saco. Y por favor, no comentéis que soy un mal profesor por no dejar elegir a mis alumnos por si mismos. Primero porque están en periodo de formación y señores ustedes no valen ni la mitad de lo que vale Gould o Mayr, y segundo porque yo no voy a leerles más y serán palabras perdidas en la red

  • “ustedes no valen ni la mitad de lo que vale Gould o Mayr”

    Es usted todo perspicacia. Aquí no se trata de hundir el barco a base de pesada ciencia, sino de hacerla más o menos tragable. Eso implica, lógicamente, algunas imprecisiones (que no errores, aunque a veces se cuelan), pero usted mismo, caballero, que le veo más alérgico a la web que a otra cosa. ¿Será la edad?

    Si quieres que las bitácoras divulgativas mejoren, porque crees que algo no funcinoa en ellas, no se dedique usted a destriparlos, sino a hacer críticas constructivas y aportaciones que nos ayuden a mejorar. Eso es todo, aunque me da que no vas a leer esto.

    Un saludo a su alumno de mi (nuestra) parte.

  • otro que pasaba

    Joder os acaban de car pal pelo…

  • Querido profesor:

    Flaco favor esta Ud. haciendo a sus estudiantes si no recomienda a sus alumnos que se acerquen a estas paginas a participar ellos tambien en las conversaciones que aqui se llevan a cabo y cuya meta es la de informar algo e inspirar a que la gente, especialmente a gente ya con la base que supuestamente gente como Ud. ha construido con ellos, se meta de lleno en estos temas, es decir, sabiendo que el siguiente paso no es ya el leerse los libros divulgativos a los que Ud. hace referencia, sino los trabajos originales. Lo que estas paginas estan creando es una comunidad de gente (en su mayoria joven) que puede connectar y comentar temas que les interesan. Ya se han encargado gente como Ud. de que estos chavales no tengan futuro alguno en la profesion de biologo en su pais de origen (no le vayan a quitar a Ud. el puesto), asi que como minimo lo que por lo menos deberian tener el valor de hacer es recomendarles que se connecten con toda persona interesada a traves de esta comunidad para que quizas en algun momento puedan llevar a cabo el trabajo de sus sueños, cosa que como veo ha Ud. conseguido, con el apoyo de los demas. Y profesionales, alguno que otro si pululamos tambien por estas comunidades. Por ultimo, si va a sentar catedra o pontificar en la casa de los demas y tan seguro esta de sus afirmaciones, podria dejar el anonimato a un lado (digo, ya que estamos todos hoy llenos de consejos).

    Siento Evolutionibus que la arrogancia cientifica institucional tenga como unica salida el intentar echar por tierra tu trabajo y el de los demas. Mis disculpas. Ver esto es una verdadera pena.

  • Ana, no me siento aludido por este señor ni mucho menos. Gracias por estar ahí.
    Saludos.

  • Es increible subidón de ego que tienen algunos “académicos”. Estos blogs de los que tanto desprecio habla nuestro “Visitante” no prentenden sustituir a los grandes libros científicos. Y estoy seguro que ninguno de sus autores pretende compararse con Gould, Mayr o cualquier otro grande de la ciencia (sea del campo que sea). Se trata tan solo de hablar de un tema que apasiona a cada uno de los autores, de intentar acercar a la gente a la ciencia, tratando de presentarla de forma amena y atractiva, con todo el rigor que la edad y la formación de cada cual permite. Y si cualquiera de estos blogs consigue que al menos una persona sienta algo de curiosidad por alguno de los temas que se tratan en ellos, esos blogs, a mi entender, habrán conseguido su objetivo. Y precisamente los blogs que usted nombra (junto a este mismo en el que estamos escribiendo) son un magnífico ejemplo de cómo transmitir esa pasión y ese interés que los respectivos autores tienen por la ciencia. Y creo que su labor no sólo merece todo el respeto del mundo, sino además un gran reconocimiento. Paleofreak, Biomaxi, Evolutionibus y todos los que formáis Evolucionarios (o lo haréis en un futuro), gracias por estar ahí y por seguir divulgando como lo estás haciendo. Pese a quien pese 😛

  • hurakanpakito

    En algo si’ que estamos todos de acuerdo: Otro suceso que me asusta es la proliferación de teorías Crank en la mayoría de los comentarios que aportan los lectores, es increíble el desconocimiento que muestran estas personas de la genética básica y las teorías evolutivas.
    Ahora, si eso es un argumento en contra de un blog, es un argumento portentoso: como muchos lectores de Gould llegan a tal grado de empanada q dicen q es antievolucionista, censuremos sus libros y q los estudiantes no los lean x si acaso. Aunq valga ma’s del doble q los blogueros de esta esfera (?Si toma’semos tres blogs juntos, valdri’an ma’s q un libro suyo?). Y q decir del pobre Darwin…
    Me consta q no necesitais apoyo frente a un desatino como e’ste, pero quisiera levantaros el a’nimo: hace poco los trolls eran creatas iluminados o estudiantes de primaria, pero ahora Evolutionibus tiene un profesor de biologi’a y Biomaxi otro con doctorado en Berkeley. !Aqui’ hay nivelazo! Mi ma’s sincera enhorabuena 😛

  • El perro de Darwin

    Siento decir que gracias a vosotros y a vuestros comentarios… somos los jefes y todo lo que hacemos y decimos es correcto… esas personas que al parecer tienen mas nivel que los trolls de antaño se han largado. No han vuelto a decir nada. Y en Evolucionarios hay un troll enorme que comenta estupidecs e incoherencias sobre biologia cuantica.

    Creo, con todo el respeto, que cualquier persona que os lleva la contrari, sea quien sea, la machacais, muchas veces sin argumentos.

  • hurakanpakito

    esas personas que al parecer tienen mas nivel que los trolls de antaño. Es lo q tiene la ironi’a hacia los egos hipertrofiados, q a menudo no la pillan xq al fin y al cabo es lo q piensan. Revelador.

  • Holi a todos me encanto esta pagina la encontre muy educativa y pienso que deberian seguir haciendo estas cosas….

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