sábado, agosto 08, 2015

Soluciones adaptativas alternativas

La evolución se entiende mejor como la historia de los organismos encontrando desvíos para rodear restricciones.- Richard Lewontin

Es conocido que la selección natural tiene que trabajar con una serie de limitaciones o restricciones y que a la hora de realizar su trabajo no puede hacer borrón y cuenta nueva y diseñar un rasgo desde cero. Las restricciones son de muchos tipos: leyes físicas o alométricas, por ejemplo, pero también restricciones históricas o filogenéticas, es decir, una restricción que existe por presiones selectivas previas. Una forma que tiene la selección natural de superar estas restricciones es lo que se llama solución adaptativa alternativa (adaptive workaround). Una solución alternativa es una adaptación nueva que funciona en parte para compensar características previas que se han convertido en restricciones históricas. En otras palabras, una solución adaptativa alternativa evade, pero no rompe, las restricciones históricas. Vamos a ver algunos ejemplos de soluciones alternativas:

1- El pulgar del Panda. Como describió Stephen J Gould, los osos panda se alimentan principalmente de bambú y tienen que quitar las hojas para consumir los vástagos. La actividad de pelar las hojas requiere destreza y el panda lo hace con la ayuda de un sexto dedo, un “pulgar” que es flexible. Anatómicamente, sin embargo, el pulgar no es un verdadero pulgar, sino que es parte de uno de los pequeños huesos de la muñeca (radial sesamoideo). Es decir, la selección natural modeló parte de la muñeca del panda para solucionar el problema de manipular el bambú. La restricción en este caso era que el ancestro del panda solo tenía cinco dedos que estaban adaptados para pisar y arañar, no para coger y pelar. La restricción no fue eliminada (el panda sigue teniendo los otros cinco dedos que cumplen las funciones previas) pero con la modificación de la muñeca se añaden funciones nuevas.

2- La construcción de la concha en los Teredos. Los Teredos o bromas son unos moluscos bivalvos (aunque parecen gusanos) que se adaptaron a perforar la madera y extraer sus nutrientes. Lo que hicieron los ancestros de las bromas fue cambiar la orientación corporal  de manera que las conchas quedaron en un extremo del cuerpo para funcionar como taladro. La restricción sigue intacta (las bromas siguen teniendo dos conchas) pero con la nueva orientación se crea una superficie circular y con esta superficie y un movimiento circular perforan las maderas de los barcos. 

3- El punto ciego de la retina. La retina de los vertebrados está invertida lo que significa que las células receptoras están en la parte de atrás y la luz debe pasar a través de capas de vasos sanguíneos y otras células antes de llegar a conos y bastones. Los ancestros de los vertebrados tuvieron un problema cuando aumentaron las presiones evolutivas para aumentar la complejidad del ojo porque había que mandar la señal neuronal al cerebro pero las neuronas estaban en el lado equivocado. La solución al problema fue el punto ciego en el que todas las neuronas se unen formando el nervio óptico y dejan la retina por un único punto. El punto ciego es una adaptación alternativa porque deja las restricciones históricas en su sitio (ahí sigue la orientación “inversa” de los fotorreceptores) pero permite a la señal nerviosa salir por un único lugar.

4- La neotenia en humanos. Los australopitecinos aparecen en el registro fósil hace unos 4 millones de años. Estos homínidos se fueron adaptando de la vida arbórea a la vida terrestre. Una característica clave es que ya tenían una anatomía que les permitía caminar de pie lo que era una ventaja para reducir el calor y buscar comida. A lo largo de los dos millones de años siguientes su capacidad craneal fue aumentando  hasta la emergencia del género Homo , momento en que las presiones para aumentar el tamaño del cráneo aumentaron por factores como el uso de herramientas, la inteligencia social o la alta calidad de la dieta. 

Sin embargo, las presiones para aumentar el tamaño del cráneo se encontraron con la restricción del tamaño del canal del parto que se había reducido con la bipedestación. El tamaño y la orientación de la pelvis femenina puso el límite en unos 700 c.c. lo que se calcula de la siguiente manera: el desarrollo típico postnatal de los primates supone que se dobla el tamaño craneal que se tiene al nacer y los niños humanos modernos tienen una capacidad craneal de 350 c.c. Asumiendo que el coste de dar a luz un niño con capacidad craneal mayor de 350 c.c. es muy alto (lo cual es apoyado por la mortalidad materna en el parto incluso en época moderna) una capacidad craneal de 700 sería el tope posible. La capacidad craneal de Homo habilis es de 601, cerca del límite de 700. Sin embargo, Homo ergaster va de 712 cc a 1.035 c.c. y Homo erectus hasta 1.250 c.c.

¿Cómo consiguió Homo sapiens superar esa “crisis obstétrica” y evolucionar cerebros más grandes? Pues alargando el periodo de infancia. Es decir, cualquier hominino de más de 700 c.c. probablemente daba a luz niños mucho más inmaduros que los del primate típico ya que el resto del crecimiento del cerebro se recuperaría ya fuera del útero. Por eso los niños humanos son muy “altriciales” y necesitan cuidados mucho mayores que los de otros primates que ya desde el nacimiento se agarran a la madre. Esta inmadurez y nivel de cuidados dio lugar a su vez a la necesidad de la aparición del vínculo de pareja, pero esa es otra historia.

En la tabla final quedan reflejadas estas adaptación alternativas que se caracterizan por 
  1. una restricción histórica que se ha vuelto maladapativa en un nuevo ambiente
  2. un presión selectiva que favorece una nueva adaptación
  3. una solución alternativa que deja la restricción en su lugar pero resuelve el problema

Aunque los ejemplos que hemos puesto son físicos hay que pensar que lo mismo se aplica a las adaptaciones mentales ya que la selección natural también actúa sobre el cerebro. De hecho, el cerebro está formado por capas superpuestas donde las estructuras nuevas (neocortex) se apoyan en el armazón de las viejas (sistema límbico), un diseño que evidencia el carácter de “chapuza” o improvisación de la evolución del cerebro humano.



@pitiklinov

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