domingo, 5 de abril de 2015

El árbol con ramificaciones

      El “inventor” del tranformismo fue Jean-Baptiste de Lamarck, también considerado el fundador de la biología moderna. Encargado en 1793 del departamento de “animales inferiores” o invertebrados (como él mismo los llamaba) en el Museo de Historia Natural de París, trató de crear, por primera vez, una ciencia de los seres vivos, que según él, son radicalmente diferentes de los inanimados, por que gozan de una “organización” y un orden que es el mismo que organiza la materia y orienta el juego de las leyes físico-químicas para producir la vida y, posteriormente, el pensamiento.

      Lamarck era un heredero del materialismo del siglo XVIII. En sus escritos no existe el alma. En la Filosofía zoológica de Lamarck se pregunta cómo se produce la vida y responde que por la actuación de una “causa excitante” que él imagina en la forma de un fluido sutil, como la electricidad o el calor, que actúan sobre los “fluidos” orgánicos, como la sangre.


      Xavier Bichat (1771-1802) fue no de los creadores de la corriente filosófica denominada "vitalismo"  que supuso una reacción contra el materialismo mecanicista de la primera parte del siglo XVII. Bichat separó la vida de la materia inerte, diciendo que “La ciencia de los cuerpos organizados (Fisiología) debe ser tratada de una manera completamente diferente de aquellas que tienen como objeto a los cuerpos inorgánicos (Física)”.



Marie François Xavier Bichat, grabado de Pierre-Roch Vigneron (1789-1872) basado en una pintura de  Godefroy Engelmann (1788-1839)


      El vitalismo postulaba que los organismos vivos se caracterizan por poseer una fuerza o impulso vital que los diferencia de forma fundamental de las cosas inanimadas. Se trataría de una fuerza inmaterial específica, distinta de la energía estudiada por la física y otro tipo de ciencias que, actuando sobre la materia organizada, daría como resultado la vida y sin la que sería imposible su existencia.

      Lamarck, aunque no era un vitalista como Bichat, tampoco era un mecanicista. Definía la vida como “un orden o un estado de las cosas” asociado a un “orgasmo vital”. Escribió: “El fenómeno general del cual depende la vida… es el orgasmo”. Existe pues en su teoría un “principio vital”, una chispa de la vida.

      Lamarck criticó así las concepciones del siglo XVIII que planteaban la existencia de una materia especial para los seres vivos, como las moléculas orgánicas de Buffon, o que atribuían la vida y el pensamiento a la materia por sí misma, como Robinet. Lamarck abandonó pues la perspectiva de una continuidad entre lo inorgánico y lo orgánico, aunque creía en la generación espontánea, pero tan sólo para el caso de los infusorios  (microorganismos ciliados con gran capacidad de reproducción) y de otros organismos simples como los gusanos: “Al comienzo de la escala, ya sea vegetal o animal”.

      En sus investigaciones en el museo observó que las discontinuidades entre los diversos animales iban aumentando a medida que se realizaban las investigaciones adecuadas. Así pues, aunque continuaba aceptando la unidad esencial entre plantas y animales, negó que existiera una gradación entre ambos reinos.

    Se dio cuenta de que el modelo (o plano) de organización entre vertebrados e invertebrados era diferente. Anteriormente nadie había estudiado a los invertebrados como lo estaba haciendo él, por lo que pronto se vio obligado a mentar las clases de invertebrados. Partiendo de las dos clases definidas por Linneo, los insectos y los gusanos, llegó a diez grandes clases diferentes: moluscos, insectos, gusanos, equinodermos (o radiados), pólipos, crustáceos, arácnidos, anélidos, infusorios y cirrópodos.

      El suizo Charles Bonnet (1720-1793) fue uno de los principales exponentes de la idea de Scala naturae, (a la derecha) idea que desarrolla en su Traité d'Insectologie (1745) y sobre todo en su Contemplation de la Nature (1764). Influenciado por Leibniz, Bonnet concibió una gradación continua desde el átomo hasta los ángeles. La sucesión de los seres es completa (comprende a todos los seres), continua (la naturaleza no hace saltos) y ascendente.

     Bonnet era fijista, pensando que todos los seres habían sido creados por Dios una sola vez. Las especies eran inmutables debido al germen interior, invisible e indestructible, y sus cambios sólo eran variaciones en el aspecto exterior por culpa de una serie de “revoluciones” que habían afectado la historia de la Tierra.

Charles de Bouelles 1512

Bouelles 1512Lo mismo le ocurre al embrión, perfecto desde su concepción, aunque sufre transformaciones durante su desarrollo que permiten situarlo en la escala de los seres. De esta manera, Bonnet creó un paralelismo entre el desarrollo embrionario y la jerarquía orgánica en la Scala naturae, una idea que preconiza la futura teoría de la recapitulación (o Palingénésie).

     En 1762 publica sus Consideraciones sobre los cuerpos organizados, donde expone su preformacionismo. Según la teoría sobre la preexistencia de los gérmenes, la producción de un nuevo ser vivo se debe a la evolución de un germen preexistente. Esta teoría permitía explicar la aparición de los seres sin contradecir a la Biblia, pues todos los gérmenes habrían sido creados en el Génesis. Su obra más ambiciosa es su Palingénésie philosophique (1769), donde aúna conocimientos de todos los campos (geología, biología, psicología y metafísica). De orientación leibniziana, defiende la inmortalidad del alma animal.



      Contrariamente a los planteamientos de Charles Bonnet, estas clases no representan una serie continuada y gradual de especies. Lamarck distinguía dos “ramas iniciales”, los gusanos y los infusorios, que son el origen de series divergentes de animales cada vez más perfeccionados y más diversificados.

      “No existe una serie así; pero sí una serie graduada casi con regularidad en sus troncos principales, como las grandes familias; serie que sin duda existe tanto en los animales como en los vegetales, pero en lo que respecta a los géneros, y sobre todo a las especies, presenta numerosas ramificaciones laterales, cuyas extremidades se convierten en puntos verdaderamente aislados” (Discurso XIII: 29, p. 334, Filosofía zoológica).

  

J. B. de Monet de Lamarck, Cuadro para mostrar el origen de los diferentes animales. Se trata de la primera ilustración de la serie animal siguiendo la forma de un árbol genealógico

      El grabado en su Filosofía zoológica (1809) que ilustra el origen de los diferentes animales fue el primer “modelo” de una larga serie de árboles genealógicos que han venido representando la evolución de los seres animados hasta nuestros días (véase figura superior e inferior). Se trata de un esquema muy simplificado en el cual la figura del árbol apenas aparece esbozada; sólo se indican las grandes clases, situando a los animales más simples en la parte de arriba y a los más perfeccionados en la parte de abajo. Pero el texto resulta más explicito y, por primera vez, se presenta claramente al conjunto de los animales derivando, mediante cambios sucesivos y diversificaciones de antepasados comunes “más simples”. En la organización de este árbol, que también está habitado por los monos, Lamarck reserva para el ser humano la posición eminente de producto final de la evolución animal:

      “Si una raza cualquiera de cuadrumanos, sobre todo la más perfeccionada de ellas, perdiera la costumbre, por circunstancias o por cualquier otra causa, de trepar a los árboles y de agarrarse a las ramas tanto con los pies como con las manos para colgarse; y si los individuos de esta raza, a lo largo de una serie de generaciones, se vieran forzados a utilizar sus pies sólo para andar, y dejaran de emplear sus manos como pies, no sería extraño (…) que esos cuadrumanos se acabaran convirtiendo en bimanos, y que los pulgares de sus pies dejaran de estar separados del resto de los dedos, puesto que ya no utilizan los pies más que para andar (…) y que hayan adoptado la postura vertical con el fin de tener una visión de mayor alcance y amplitud” (Lamarck, Filosofía zoológica)

ÁRBOL FILOGENÉTICO DE LOS SERES VIVOS
     Según la clasificación natural de Linneo, las categorías taxonómicas y los cinco reinos de Margulis, los seres vivos se clasifican hoy en día de la siguiente manera:
I. VIRUS
II. MONERAS
·         Bacterias
·         Cianofitas
III. PROTISTAS
·         Protozoos 
·         Algas unicelulares 
·         Hongos unicelulares
IV. METAFITAS
·         Talofitas
o    Algas 
o    Líquenes
·         Pseudocormofitas
o    Briofitas 
§  Hepáticas 
§  Musgos
·         Cormofitas
o    Pteridófitas 
o    Espermatófitas
§  Gimnospermas 
§  Angiospermas
V. HONGOS
·         Ficomicetes 
·         Ascomicetes 
·         Basidiomicetes
VI. METAZOOS
·         Diblásticos
o    Celentéreos
·         Triblásticos
o    Invertebrados
§  Moluscos 
§  Artrópodos
§  Miriápodos 
§  Crustáceos 
§  Insectos
o    Vertebrados 
§  Peces 
§  Anfibios 
§  Reptiles 
§  Aves 

Cuadro actual que representa un árbol filogenético de los seres vivos. Recursos para 4ª E.S.O. del Gobierno de España. Ministerio de Educación. Proyecto Biosféra

       En estos árboles filogenéticos se observa una progresiva evolución de la vida hasta el pensamiento, considerado como la capacidad superior que es capaz de producir la vida. El final de esta evolución parecen ser “las facultades que constituyen la inteligencia” o el “sentimiento interior”. Puesto que la evolución es un proceso continuo, el ser humano va a continuar evolucionando:

Esta raza preeminente, habiendo adquirido una supremacía absoluta sobre todas las demás, logrará establecer entre ella y los animales más perfeccionados una diferencia y, en cierto sentido, una distancia considerables”.
 
     
       Lamarck estudió el proceso que origina la transformación de las formas vivas, determinando que la causa estaba en una característica que manifiesta la naturaleza: “la tendencia hacia una organización progresivamente más perfecta y compleja”.

      Estaba convencido de que la naturaleza tiene un potencial vital innato, un principio vital”, una chispa de la vida. El segundo principio de cambio sería la adaptación evolutiva al entorno: las “circunstancias” heredadas de la teoría climática de Buffon. Igual que Darwin mucho más tarde, y como todo el mundo de su época, Lamarck creía que este mecanismo se reforzaba mediante la transmisión de las modificaciones adquiridas a las siguientes generaciones.  Es famosa su explicación de la longitud del cuello de las jirafas:

 “puedo añadir a los ejemplos citados el de la jirafa (camelopardalis), animal herbívoro que habita lugares áridos y sin hierba, por lo que se ve obligado a comer las hojas de los árboles, esforzándose continuamente en alcanzarlas”.


      Convendría recordar en este punto que la genética moderna niega la herencia de las características adquiridas, desestimando la denominada “herencia lamarckiana” (1).

      Roger (2) señala que esta influencia del entorno despoja a la teoría evolutiva lamarckiana de cualquier carácter de finalidad, pues predomina “el azar de las circunstancias”. Una de las ramas se detiene en el ser humano, pero otra se detiene en los equinodermos, otra en los anélidos, etc. No se puede afirmar que dichos invertebrados sean la “finalidad” de la evolución, pues tan sólo son el extremo de una rama evolutiva. De hecho, la evolución lamarckiana es tan aleatoria como la darwinista, y la aparición del ser humano resulta igualmente casual.

      Entre los grandes sabios que hicieron posible la transición de la gran escala de los seres al árbol genealógico se encuentra también un feroz adversario del transformismo: Georges Cuvier, el iniciador de la anatomía comprada y de la paleontología.

      Cuvier siempre insistía en la discontinuidad. No sólo rechazaba cualquier relación entre la materia inanimada y los organismos vivos, así como entre las plantas y los animales, sino que negó también la existencia de un único tronco en estos últimos. En 1812 afirmó que existen cuatro phyla (ramas) diferentes de animales (vertebrados, moluscos, articulados y radiados) sin ninguna relación entre ellos. Y aportó la prueba de la extinción de una gran cantidad de especies: por templo, de una serie completa de mamíferos en la cuenca parisina durante la era terciaria. Si ya Blumenbach había registrado la extinción de los trilobites y amonites, la prueba definitiva fue el descubrimiento de Cuvier de fósiles de mastodontes y de mamuts, animales enormes que tampoco se podía asegurar que no sobrevivieran aún en algún rincón perdido del planeta (Cuvier, Recherches sur les ossements fósiles des quadrupèdes, 1812).

      Tales extinciones resultan evidentemente incompatibles con la idea de una escala fija, así como con el principio de plenitud. Tras Cuvier la gran escala de los seres deja de ser posible. Fijista convencido y defensor de la teoría de la permanencia de los gérmenes, fue sin embargo quien abrió la vía a las clasificaciones evolucionistas.

      El lógico escolástico Guillermo de Ockham (1280-1349) dijo: "en igualdad de condiciones, la explicación más sencilla suele ser la correcta". Sin embargo, otros filósofos crearon anti-navajas, entre ellos, Leibniz (1646–1716), Immanuel Kant (1724–1804), y Carl Menger (1902-1985). La versión de la anti-navaja de Leibniz tomó su forma en el Principio de plenitud, que establece que: “Todo lo que sea posible que ocurra, ocurrirá”.

     Leibniz argumentaba que la existencia del mejor de todos los mundos posibles confirmaría genuinamente cada posibilidad, y postuló en su Teodicea que este mejor de todos los mundos posibles contendría todas las posibilidades, sin que nuestra experiencia finita pudiera cuestionar racionalmente acerca de la perfección de la naturaleza.

      París, 15 de febrero de 1830. La Revolución recorre las calles, pero en la Academia de Ciencias la sala está repleta e inmersa en un vivo debate. Etienne Geoffroy Saint-Hilaire se enfrenta a Cuvier defendiendo la existencia de un “tipo común” a todos los organismos vivos, que comparten el mismo plano de composición y una correspondencia de órganos. Goethe sigue el debate con pasión desde Weimar y reconoce en Geoffroy Saint–Hilaire un alma gemela que comparte su visión de la unidad de la naturaleza, la misma idea de la Urform, la forma primitiva, original, la forma única origen de todo.

      Si bien Lamarck defendía teorías de un transformismo gradual, Geoffroy fue el primero en imaginar la posibilidad de una transformación brusca y total (como, por ejemplo, un pájaro saliendo del huevo de una serpiente). Sus estudios sobre los “monstruos” le llevaron a negar el gradualismo evolutivo y a sugerir que “es evidente que las formas inferiores de animales  ovíparos no produjeron un grado superior de organización como el grupo de los pájaros mediante cambios insensibles. Fue suficiente un accidente posible y poco considerable en su momento inicial, pero de consecuencias incalculables (accidente sobrevenido a un reptil cuyas características concretas me son indiferentes), para desarrollar la forma ornitológica en todas sus partes”.

      Cuvier ganó la primera batalla inaugurando unas cuantas décadas de ciencia “empirista” (Nombrar, clasificar, describir: estas han de ser las únicas preocupaciones del naturalista. Afirmaba). Pero Geoffroy obtuvo su revancha en el siglo XX gracias al descubrimiento de los genes del desarrollo. La unidad del plano de organización metamérica (Metámero es cada uno de los segmentos corporales que se repiten en los animales) de los insectos y de los vertebrados, la persistencia del hemobox (El homeobox es una secuencia de ADN que forma parte de los genes implicados en la regulación del desarrollo –morfogénesis- de los animales) suponen un retorno a una visión radicalmente unitaria de los seres vivos, a un “patrón común” que recuerda mucho al plano de Geoffroy y a la Urform de Goethe.

      Como lo describió Stephen Jay Gould,  Geoffroy, romántico y soñador, tenía una visión, tal vez la más audaz y la más noble, la idea más globalizadora jamás planteada en biología. Como buen morfólogo, buscaba el orden de la naturaleza mediante el planteamiento de un plano abstracto en el estructura de todos los organismos, fiel a su máxima: “Filosóficamente hablando tan sólo hay un único animal”.

NOTAS

1. El dogma central de la biología molecular estipula que la información pasa de los ácidos nucleicos (a) a las proteínas (b), pero nunca a la inversa. Sin embargo, en la actualidad este “dogma” está siendo cuestionado por nuevas investigaciones que sugieren la posibilidad de una transmisión limitada de las características adquiridas gracias a la modificación de la cromatina (el conjunto de ADN, histonas, proteínas no histónicas y ARN que se encuentran en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el genoma de dichas células) mediante generaciones celulares e incluso orgánicas. Se ha demostrado, por ejemplo, que la levadura, la mosca y la rata pueden transmitir regulaciones epigenética a su descendencia durante algún tiempo.




Cromatina

      La epigenética (del griego epi, en o sobre, y -genética) hace referencia, en un sentido amplio, al estudio de todos aquellos factores no genéticos que intervienen en la determinación de la ontogenia o desarrollo de un organismo, desde el óvulo fertilizado hasta su senescencia, pasando por la forma adulta; y que igualmente interviene en la regulación heredable de la expresión génica sin cambio en la secuencia de nucleótidos. Se puede decir que la epigenética es el conjunto de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN pero sin alterar su secuencia, dicho de otro modo, su naturaleza.


Animación 3D del ADN, un ácido nucleico que almacena la información genética y la transmite hereditariamente


a. Los ácidos nucleicos  son grandes polímeros (del griego “muchos segmentos” son macromoléculas orgánicas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros) formados por la repetición de monómeros (glucosa) denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

b. Las proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80 % del protoplasma deshidratado de toda célula, es decir, del material viviente de la célula, o todo el interior de la célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).

2. Roger Buffon, un philosophe au Jardin du Roi (1989),  Les sciences de la vie Dans la pensée française au XVIIe s. (1993) y Pour une histoire des sciences à part entière (1995),

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