sábado, 4 de julio de 2015

Lamarkismo, la herencia de los caracteres adquiridos

La herencia de los caracteres adquiridos

Superficialmente, las generaciones sucesivas de los cuerpos de insectos-palo parecen constituir un linaje de réplicas. Pero si se modifica experimentalmente a un miembro de dicho linaje (por ejemplo, quitándole una pata), el cambio no pasa a la siguiente generación.

Dawkins, El gen egoísta.

      No hay que ser tan ingenuo para poder pensar que el lamarckismo pueda defender que una característica contraída en vida por un organismo, pueda pasar directamente a su descendiente. Es obvio que si se circuncida a alguien, esto no significará que sus descendientes nazcan circuncidados. Lamarck habló de ciertos fluidos que se encargarían de fijar esas adaptaciones, lo que permite pensar que suponía en los organismos la capacidad de fijar evolutivamente las soluciones encontradas a los problemas planteados por las circunstancias.



     Quizá, más correcto sería decir que si durante generaciones todos o la mayoría de los individuos de un grupo se viesen sometidos a un traumatismo como la amputación de un miembro, con el transcurrir de su evolución, tal circunstancia sería menos traumática y las soluciones encontradas para sobrevivir en tales circunstancias, con el paso del tiempo, podrían encontrase presentes en el pool genético del grupo.

    Por otra parte, imaginemos que el grupo hubiese logrado eludir la amputación, estandarizándose una estrategia, igualmente se habría fijado.

El efecto Baldwin

      Hoy en día esto no es aceptado; pero, para resolver casos parecidos a éste, en los que queda demostrado una respuesta de la especie al ambiente, se acepta como posible solución el “efecto Baldwin”, mediante el cual, la selección natural fijaría esas respuestas adaptativas.



James Mark Baldwin

      James Mark Baldwin propuso que las habilidades que inicialmente requieren el aprendizaje son finalmente reemplazadas por la evolución de sistemas genéticamente determinados que no requieren aprendizaje. Así, los comportamientos aprendidos pueden hacerse instintivos en generaciones subsiguientes sin invocar la desacreditada herencia lamarckiana, pues, a diferencia de esta, no implica la transferencia directa de habilidades aprendidas de generación en generación.

 Supongamos una especie amenazada por un nuevo predador y un comportamiento que hace más difícil al predador la caza de su presa. Los individuos que aprenden más rápidamente estarán en ventaja. A medida que el tiempo avance, la habilidad para aprender el comportamiento mejorará por selección genética hasta que en cierto momento parezca ser un instinto.

     «Tomemos dos ejemplos chocantes: el alcohol y la leche. La habilidad para digerir grandes cantidades de alcohol depende en cierta medida de la excesiva producción de unas enzimas llamadas alcohol deshidrogenasas llevada a cabo por un conjunto de genes del cromosoma». Existe una relativa tolerancia al alcohol en los individuos de las sociedades occidentales que debe suponerse producto de su contacto con el alcohol y que no se da en los nativos de América del norte y de Australia.





Consumo peligroso de alcohol de 1 (menos peligroso) a 5 (+ peligroso). Fuente: warren-whitfield-blog.org.za

     Desde el lamarckismo, la explicación sería que debido al contacto del hombre occidental con el alcohol,  con el tiempo, sus organismos habrían adquirido una mayor tolerancia. Los organismos se habrían habituado al consumo de alcohol y esta característica, con el tiempo iría fijándose en el grupo de individuos que ha estado en contacto con el alcohol.

     La explicación darviniana sería que en el transcurso de los años que hemos estado separados genéticamente (entre 35.000–15.000 años), aproximadamente 800 generaciones, los individuos con mayor tolerancia al alcohol habrían adquirido la suficiente ventaja biológica como para imponer en el acervo genético (pool, en inglés) esa característica de su genoma.

      El acervo genético de una especie o población es el grupo completo de alelos únicos presentes en el material genético de la totalidad de los individuos existentes en dicha población. Un acervo genético amplio se asocia a una diversidad genética amplia, que se asocia con poblaciones robustas, que pueden sobrevivir a intensos eventos de selección. Por el contrario, una baja diversidad genética (cuello de botella o consanguinidad) conlleva una escasa adaptabilidad, lo cual aumenta la posibilidad de extinción.

      Un alelo es cada una de las formas alternativas que puede tener un mismo gen que se diferencian en su secuencia y que se puede manifestar en modificaciones concretas de la función de ese gen (producen variaciones en características heredadas como, por ejemplo, el color de ojos o el grupo sanguíneo). Dado que la mayoría de los mamíferos son diploides, poseen dos juegos de cromosomas, uno de ellos procedente del padre y el otro de la madre. Cada par de alelos se ubica en igual locus o lugar del cromosoma.



     En occidente la tolerancia al alcohol puede representarse mediante una campana de Gauss: comienza con una serie de sucesivos errores genéticos en el sentido de aumentar la tolerancia al alcohol. A la izquierda pequeñas poblaciones no tienen tolerancia, en el medio un grupo numeroso con mediana tolerancia y, a la izquierda, otro grupo pequeño con gran tolerancia al alcohol.

     Como desde el darwinismo no se puede suponer tal direccionalidad, el "efecto Baldwin" vendría a auxiliar a la selección natural para salvar este escollo, la selección natural habría favorecido los hábitos adquiridos.

     Otro ejemplo lo tenemos en la aparición de la tolerancia a la lactosa en las poblaciones humanas con una larga tradición de animales domésticos productores de leche.

      Algo similar ocurre con un gen del cromosoma 1, el gen de la lactasa. Esta enzima es necesaria para la digestión de la lactosa, un azúcar que abunda en la leche. Cuando nacemos todos tenemos este gen activado en nuestro sistema digestivo, pero en gran parte de los mamíferos —y por lo tanto en gran parte de las personas— se desactiva durante la infancia. […] Sin embargo, de vez en cuando el gen que controla la desactivación del gen de la lactasa sufre una mutación y la producción de lactasa no se detiene al final de la infancia. Esta mutación permite a su portador beber y digerir la leche a lo largo de toda su vida. Los hechos indican que, en primer lugar, tales personas emprendieron una vida de pastoreo y posteriormente desarrollaron una capacidad para digerir la leche en respuesta a ella, no que emprendieran una vida de pastoreo porque estuvieran genéticamente dotadas para ello.

Matt Ridley, Genoma, pp.220-221.


Pastores Massai de Kenya. Fuente: fotage.framepool.com

   Este descubrimiento citado en Luca y Francesco Cavali-Storza, ¿Quiénes somos? Historia de la diversidad humana (1994, Editorial Crítica), según Matt Ridley, Genoma, supone un ejemplo de cambio cultural que conduce a un cambio evolutivo y biológico. Se pueden inducir cambios en los genes voluntaria y conscientemente. Al emprender el estilo de vida razonable de los pastores de ganado lechero, los seres humanos crearon sus propias fuerzas evolutivas. Suena casi como la gran herejía lamarckiana que confundió el estudio de la evolución durante tanto tiempo: la idea de que un herrero que a lo largo de su vida ha adquirido unos brazos musculosos tenía hijos con brazos musculosos. No es eso, pero es un ejemplo de cómo la acción voluntaria y consciente puede modificar las fuerzas evolutivas sobre una especie, concretamente sobre nuestra especie.



    Otro ejemplo del efecto Baldwin lo encontramos en la producción de herramientas,  en la que los individuos con genes que les proporcionaban mayor destreza  y coordinación motora así como una mejor visión espacial iban a confeccionar mejores herramientas lo que les permitiría cazar mejor o cortar mejor la carne y alimentarse mejor. Dado que estas habilidades se heredan, las siguientes generaciones tendrían cada vez una habilidad mayor, con lo que les costaría cada vez menos aprender las técnicas.




     El propio desarrollo del cerebro y del lenguaje puede estar ligado a este mecanismo. En los estadíos iniciales en la aparición del lenguaje el individuo que pudiera retener más palabras en la memoria o combinarlas mejor se iba a expresar excelentemente e iba a tener una ventaja evolucionista. Hay que aclarar que para que el efecto Baldwin exista, además de que la característica en cuestión (la habilidad manual, p.ej.) muestre una variabilidad y sea por lo menos parcialmente heredable, debe afectar al éxito reproductor, asegura el psiquiatra Pablo Malo en El Efecto Baldwin (Evolución y neurociencias). 

     Esto es importante. Si no afecta al éxito reproductor la selección natural no va a  actuar sobre ella. El ser humano elige a su pareja en buena medida por la inteligencia. La inteligencia va a influir en el éxito del individuo a todos los niveles (a la hora de cazar, de relacionarse con el resto del grupo...) y  tanto las hembras como los varones preferimos parejas inteligentes. El lenguaje (su variedad, riqueza, precisión, etc.), es claramente un indicador o marcador de la inteligencia de un sujeto. Para algunos autores, el gran desarrollo del cerebro se debe precisamente a un mecanismo de selección sexual.


      Para Pablo Malo cualquier cambio, característica o costumbre cultural que dure un tiempo suficiente, conlleva también, un cambio genético. ¿Cuánto es un tiempo suficiente? Un gen dominante que suponga una ventaja de un 40% en supervivencia o reproducción sobre el fenotipo recesivo lo puede reemplazar en el plazo de 20 generaciones pasando de una frecuencia de 5% a 80% en ese intervalo. Veinte generaciones son 400-500 años en humanos, 40 años en perros y 1 año en una mosca. Un gen recesivo con el mismo grado de ventaja necesitaría 60 generaciones para conseguir el mismo cambio de frecuencia, un plazo pequeño si lo miramos en escala geológica. Por lo tanto, un plazo de 500-1000 años es suficiente para ver cambios genéticos debidos a cambios culturales. 



Judíos askenazi, grupo cultural dotados de gran inteligencia según podría explicar el efecto Baldwin

      Según Lamarck las especies se adaptaban a las circunstancias y transferían las modificaciones experimentadas por los organismos en vida al conjunto de la especie mediante un proceso lento y sostenido. Sostuvo que si una «raza» (esto es, un grupo de organismos) estaba sometida a las mismas condiciones ambientales y estas condiciones se prolongaran durante mucho tiempo, se transformarían adaptándose a ese ambiente.

     El mecanismo que propuso Lamarck, más o menos, venía a decir que las trasformaciones que los organismos experimentamos en vida sometidos a los diferentes ambientes, con el tiempo se fijarían en su descendencia, lo que hoy conocemos como transferencia horizontal, que no sé si confundir con La transferencia horizontal de genes, o HGT (de las siglas en inglés de Horizontal gene transfer), también traslado de genes lateral (LGT), es cualquier proceso en el que un organismo transfiere material genético a otra célula que no es el su descendiente. Por contraste, la transferencia vertical de genes sucede cuando un organismo recibe material genético de su antepasado, como por ejemplo su padre, o de un individuo de la especie en la que se convertirá.



Esquema de la conjugación bacteriana.
1.- La célula donante genera un pivotes.
2.- El pilus se une a la célula receptora y ambas células se aproximan.
3.- La bacteria dan hace pasar la información a través del pilus.
4.- La célula donante sintetiza una segunda cadena y se queda como el principio mientras y ambas generan nuevos pilus haciendo que sean donadores



     Advirtió que ese proceso es un proceso tan lento que desde nuestra capacidad de observación pasaría inadvertido. Según las dos leyes que formuló, los cambios se producen no en el individuo sino en la población (no en uno o varios individuos, sino en el conjunto de individuos del grupo) y no son cambios inmediatos sino que se fijarían a lo largo de un prolongado proceso.

    Lamarck aseguraba que las variaciones del medio ambiente producen cambios en las necesidades de los seres vivos, en sus hábitos en sus alimentos… y que estos cambios originan modificaciones en los órganos. De ello se debe inducir que insensiblemente todo cuerpo viviente cualquiera debe variar en sus formas o sus caracteres exteriores, aunque semejantes variaciones no llegasen a ser sensibles más que después de un tiempo considerable. 



Bahía de Chesapeake la mayor desembocadura fluvial en estados Unidos miles de peces muertos.

      Para explicar esa consolidación de las modificaciones que experimentaban los organismos, habló de una especie de “fluido” presente en ellos. No existiendo en aquellos momentos ningún tipo de conocimiento sobre los mecanismos de la herencia, sobre genética; esta parte de la teoría carece de interés; y podría decirse que quedó inexplicado como podría transferirse a la herencia tales caracteres adquiridos.

     El problema para aceptar la herencia de los caracteres adquiridos sigue siendo el mismo, ofreciendo aún más dificultades desde la genética de Mendel y desde el actual paradigma genético, donde un carácter sería la expresión de un gen o un conjunto de genes. Esa transferencia difusa que operaría durante largo tiempo, no se contempla.

     No hay transferencia difusa, pese a explicaciones del tipo holísticas, como las de Casilda Rodrigáñez (Casilda RodrigáñezSobre la función orgánica y social de la sexualidad) basadas en la Simbiogénesis de Lynn Margulis. El holismo considera que el sistema completo se comporta de un modo distinto que la suma de sus partes, de manera que defiende la existencia de iteraciones difusas que a la larga producen grandes cambios. Por ejemplo, el caso de la combustión de miles y miles de automóviles funcionando en Europa, simultáneamente y de forma sostenida en el tiempo. Estos automóviles, por sí solos no modificarían sustancialmente las condiciones en la Amazonía, pero el efecto conjunto y sostenido sí se haría sentir en ella. Esta posibilidad no es aceptada en la actualidad desde el estamento académico.



viernes, 3 de julio de 2015

Lamarkismo: introducción

     Todavía está vivo el lamarckismo para muchos biólogos, una teoría formulada por Jean-Baptiste Lamarck en 1809 en su libro Filosofía zoológica, donde propuso que las formas de vida no habían sido creadas ni permanecían inmutables, como se aceptaba en su tiempo, sino que habían evolucionado desde formas de vida más simples. La teoría de Lamarck es la primera teoría de la evolución biológica, adelantándose en cincuenta años a la formulación de Darwin de la selección natural en su libro El origen de las especies.




    Lamarck en su teoría propuso que la vida evolucionaba “por tanteos y sucesivamente”, que los individuos reciben influencias del medio  que cambian poco a poco la consistencia y las proporciones de sus partes, de su forma, sus facultades y hasta su misma organización.

     El mecanismo que propicia estos cambios evolutivos es la “herencia de los caracteres adquiridos”, refiriéndose a la, hasta el día de hoy no demostrada, capacidad de los organismos de trasladar a la herencia los caracteres adquiridos en vida. Esta herencia no sería ni directa ni individual, sino que sería tras largo tiempo de estar sometidos a parecidas circunstancias y afectarían al conjunto de los individuos del grupo sometido a esas circunstancias.



Evolution de la girafe selon Lamarck. Fuente: David Boudeau


Evolution de la girafe segun Darwin. Fuente: David Boudeau

     A principios del siglo XX, con la formulación de la barrera Weismann, que enuncia la imposibilidad de transferencia de información entre la línea somática y la germinal, el lamarckismo fue desechado considerándolo erróneo. No obstante, durante el siglo XX han existido evolucionistas que han defendido el lamarckismo, concurriendo en la actualidad voces desde la biología y el evolucionismo que reivindican su reformulación, como Máximo Sandín en La evolución a 150 años de Darwin (conferencia en la Universidad de Oviedo, 16/11/2009). Aquí su página personal.


Máximo Sandín

      Actualmente la síntesis (neodarwinismo) formulada en los años treinta del siglo pasado, Teoría sintética del darwinismo, propugna que la vida evoluciona a consecuencia de mutaciones aleatorias en el ADN fijadas por la selección natural. Esta teoría es considerada, por la mayoría del estamento académico, satisfactoria para describir la Evolución.

     Lamarck cuestionó el fijismo en Diderot y Maupertuis, basándose en los avances de los estudios geológicos, los cuales le hicieron dudar que Dios hubiese  previsto todas las formas de vida que se observaban en la naturaleza desde la Creación. Su pensamiento evolucionista lo enfrentó al dogma religioso de la Creación y al pensamiento científico del muy influyente Cuvier que justificó los descubrimientos que los fósiles proporcionaban sobre formas de vida diferentes a las actuales, como especies sin conexión con éstas, extinguidas por los sucesivos cataclismos que se habrían producido a lo largo de la historia geológica.



Catastrofismo de Cuvier

     Lamarck lamentó que en su tiempo la historia natural se limitase a la clasificación de las diferentes formas de vida. Consideró más importante indagar en esas formas de vida, en su naturaleza y averiguar sus conexiones.

     La observación de la gran variedad de especies existentes y su “perfecta” adaptación a las circunstancias en que se desarrollaban le llevó a formular una disyuntiva: o todas las especies se habían creado adaptadas a las diferentes condiciones existentes en la Tierra y estas condiciones no se habían alterado desde esa creación, como era aceptado en su época, o las especies habían evolucionado para adaptarse a los diferentes cambios que habrían experimentado los hábitat en los que se desarrollaron.

    Ante esta constatación, la teoría de evolución afirma que los seres actuales descienden de seres diferentes que vivieron en el pasado, los cuales sufrieron cambios evolutivos graduales.  Los cambios han sido predominantemente divergentes, los antepasados de las formas vivientes actuales eran en general menos diferentes de lo que hoy son. Todos estos cambios se han levantado de causas que ahora continúan estando en funcionamiento, y qué por consiguiente puede estudiarse experimentalmente. Así los resumió el neodarwinista Dobzhansky en Genética y el origen de las especies (1937).

     Lo expuesto por Dobzhansky perfectamente podría servir para sintetizar el concepto de evolución en la teoría de Lamarck, pues este defendió que las formas de vida actuales eran las descendientes de otras formas diferentes existentes en el pasado. Se enfrentó al dogma de la Creación y a Cuvier que defendiendo el fijismo, impuso en su época que las formas de vida del pasado diferentes a las actuales, se trataba de formas sin conexión con estas, formas extintas en los diferentes cataclismos geológicos sufridos en la Tierra.

    Lamarck ilustró la evolución mediante un diagrama en el que los “infusorios”, las formas más simples, se distanciaban en ramas para acoger la diversidad conocida en su época.



Tabla de Lamarck. Fuente: El primer árbol filogenético

     La Naturaleza habría obrado produciendo las formas más simples (la creencia general en aquella época era que la vida surgía por generación espontánea, siendo Pasteur quien, a mediados del siglo XIX, refutara tal creencia) y la evolución habría actuado complicando sucesivamente la organización de estas formas, diversificándolas y dotándolas de órganos que en principio serían rudimentarios, hasta la complejidad que presentan los organismos en la actualidad.

     Lamarck formuló las siguientes leyes:

Primera ley: En todo animal que no ha traspasado el término de sus desarrollos, el uso frecuente y sostenido de un órgano cualquiera lo fortifica poco a poco, dándole una potencia proporcional a la duración de este uso, mientras que el desuso constante de tal órgano lo debilita y hasta le hace desaparecer.

Segunda ley: Todo lo que la Naturaleza hizo adquirir o perder a los individuos por la influencia de las circunstancias en que su raza se ha encontrado colocada durante largo tiempo, y consecuentemente por la influencia del empleo predominante de tal órgano, o por la de su desuso, la Naturaleza lo conserva por la generación en los nuevos individuos, con tal de que los cambios adquiridos sean comunes a los dos sexos, o a los que han producido estos nuevos individuos.

Lamarck, Filosofía zoológica, pp. 175-176.



La evolución del ojo. Fuente: Wikia

    Un problema para la correcta interpretación del lamarckismo consistiría en que los términos utilizados por Lamarck pudieran tener un significado diferente en su época al que podríamos asignarle en la actualidad. Así pasa con el término «perfección», profusamente utilizado por Lamarck. Habla de «animales menos perfectos», de «perfeccionamiento de órganos y especies»... que en la naturaleza podemos observar «la organización animal más simple hasta la del ser humano, que es la más compleja y la más perfecta».

    Desde la formulación de la teoría de la evolución, el término «perfección» ha sido el principal caballo de batalla de las posiciones creacionistas, argumentando que la perfección de la naturaleza únicamente podría ser obra de un ser superior: Dios. Hoy se admite que la evolución no es un proceso que tenga como fin la perfección, también se admite que el término «perfección» es inadecuado para describir a organismos o tratar temas evolutivos. No se considera a la especie humana la más «perfecta». Probablemente el término «complejo» sea el más adecuado para referirnos a las diferencias entre organismos, podríamos hablar de organismos simples, o menos complejos, y organismos complejos.



Ecosistema. Fuente: ihcm

    Los científicos han demostrado que los organismos con mayor complejidad tienden más a desarrollarse en entornos complejos, según un estudio publicado esta semana en PLOS Computational Biology, cuyo autor es Joshua Auerbach y los investigadores, de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y la Universidad de Vermont (PLoS Computational Biology 10(1): e1003399. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003399. Environmental Influence on the Evolution of Morphological Complexity in Machine)

      Lamarck, para recorrer la evolución de la vida efectúa un estudio inverso al que hoy es costumbre.  Hoy se estudia la Evolución desde su origen hasta nuestros días. En tiempos de Lamarck, en los que no se reconocía la evolución de la vida, habría sido imposible realizar el estudio desde su origen (origen que no se reconocía como tal). Lamarck parte del actual estado de las especies y organismos, y desde ese estado postula que según vayamos descendiendo hasta el origen de estas especies y organismos se observará una degradación en sus órganos y sus facultades hasta su desaparición, momento que supondría el origen de estos órganos y facultades.



El Baron Georges Cuvier (1769-1832) identificando un fósil animal. Según la pintura de Theobald Chartran (1849-1907). Paris, Sorbona (vestíbulo).

    Lamarck se enfrentó al fijismo religioso y al científico, representado por el gran anatomista Cuvier quien defendía que la vida estaba constituida por grandes grupos perfectamente diferenciados, sin posibilidad de que desde un grupo se pudiese llegar a otro.

    Lamarck comprendió que para convencer a sus contemporáneos sobre la evolución de la vida era necesario “conectar” todas las especies y demostrarlo, puesto que la constatación  de una especie que no pudiera conectarse con el resto cuestionaría el hecho de la evolución. De ahí su obsesión en demostrar la gradación continúa entre todas las especies y, esa gradación, trasladarla a su evolución en el tiempo.

     Según Lamarck la vida experimenta en su evolución un incremento en su complejidad y que esta complejidad está condicionada por las diferentes circunstancias a las que los organismos han estado expuestos. Gould (2002) precisó que esta propiedad era meramente mecánica, que no había ningún finalismo en ella. Para hacerla mejor comprensible utilizó la metáfora del borracho y el bordillo de la acera: un borracho iría dando tumbos de un lado a otro de la acera hasta sobrepasar el bordillo y alcanzar la calzada. Una vez ocurrido esto, al borracho le resultaría difícil volver a retomar la acera. Los organismos irían «dando tumbos» adquiriendo diferentes grados de complejidad (bajando bordillos) que posteriormente les sería difícil volver a subir. Gould atribuye el incremento evolutivo de la complejidad biológica y la aparición de la vida inteligente a un capricho irrepetible del destino, afirmación con la que abandona el método científico según Ambrosio García Leal en El azar creador. La evolución de la vida compleja y de la inteligencia (Tusquets, 2013)



   Desde el Lamarckismo, una creciente complejidad de la vida podría entenderse como una consecuencia mecánica de la adaptación de los organismos a las «circunstancias», no como algún tipo de finalismo. Esto se puede comprender, según el redactor del artículo Lamarkismo de la Wikipedia de la siguiente manera:

       El símil del desarrollo de sistemas y programas informáticos puede servir para explicar cómo una tendencia a la complejidad puede ser meramente mecánica. Existe una tendencia de estos sistemas y programas a «crecer»; parece inevitable que las versiones que remplazan a otras anteriores se compongan de un código más extenso. Sin embargo, no existe en estos sistemas la finalidad de crecer. En cierto modo, los programas se adaptan constantemente a las nuevas «circunstancias» y su crecimiento en complejidad no es un fin, ni siquiera es deseable, pero parece inevitable.



Ernst Haeckel

Hæckel entendió así el pensamiento de Lamarck:

Todos los fenómenos vitales [en su teoría] son debidos a causas mecánicas, ya físicas, ya químicas, que tienen su razón de ser en la constitución de la materia orgánica. […] La obra de Lamarck es verdaderamente, plenamente y estrictamente monística, es decir, mecánica.
Ernest Hæckel, Prólogo de Filosofía zoológica

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...