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| Ligia Collado Vides y M. Rosario A. Braga |
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Las algas forman un conjunto de organismos fotosintéticos
con niveles de organización y patrones de construcción semejantes. Habitan tanto en ambientes marinos como dulceacuícolas, ya sea en arenas, suelos o cascadas, entre otros. Son grupos muy heterogéneos que se agrupan de acuerdo con criterios fenéticos, es decir, los diversos grupos se unifican taxonómicamente a partir de semejanzas morfológicas y funcionales, y no por un origen filogenético común. Se diferencian de las plantas superiores porque carecen de un sistema vascular y de diferenciación de la planta en raíz, tallo y hojas. Para referirse a la planta, en ficología, disciplina que estudia las algas, se utilizad término talo, de allí que estos organismos se agrupen bajo el nombre de talofitas, es decir, plantas carentes de sistema vascular.
Las macroalgas marinas, a las que se referirá este trabajo, presentan una gran diversidad de niveles de organización y procesos a partir de los cuales se adquiere la complejidad del talo. Los principales niveles de organización que encontramos entre las algas son: organismos unicelulares, cenobios o conjunto de células embebidas en un mucílago sin ninguna división del trabajo; colonias o incipiente agrupación de células en un talo; filamentos uniseriados, se refiere a talos constituidos por hileras de células que pueden ser simples o ramificados. También encontramos talos constituidos por la unificación de filamentos y que forman pseudoparénquimas. Los parénquimas verdaderos son aquellos talos cuya médula es el resultado de un cambio en la división celular.
En las tres grandes divisiones —Rhodophyta, Phaeophyta y Chlorophyta—existen especies filamentosas uniseriadas. El filamento uniseriado es la unidad básica de construcción a partir de la cual se adquiere, por diversas rutas, la complejidad de los talos mayores. Esencialmente el crecimiento de las algas se puede dividir en dos grandes vías: crecimiento uniaxial (a partir de una sola célula apical) y crecimiento multiaxial (a partir de múltiples células apicales).
Uno de los procesos más comunes a partir del cual se adquiere la complejidad del talo es, entre las especies de la división Chlorophyta, por la unión de filamentos de manera paralela, llamada anastomosis de filamentos, por medio del cual se forman láminas de una capa, como en el caso de Anadyomene. Cuando la división celular de los filamentos cambia, también se conforman parénquimas verdaderos que dan origen a talos laminares de una o varias capas, como en Monostroma y Ulva. Otro proceso es el entrecruzamiento de filamentos, generalmente coenocíticos, que da como resultado talos complejos, pseudo parenquimatosos, como en Halimeda y Udotea, ambos con depósitos de carbonato de calcio, o como el caso de Codium, sin depósito de carbonato de calcio.
En las especies de la división Rhodophyta, los procesos para la adquisición de complejidad son: en el caso de las uniaxiales, por medio de la organización radial de los primeros filamentos laterales que conforman talos polisifónicos (organizados por hileras de células del mismo largo y en orden radial) como en Polysiphonia; por agregación de las laterales como en Spyridia; por agregación de las células básales de las laterales como en Dasya; o por compactación de las laterales como en el caso de Hypnea, la cual presenta una estructura interna medular.
En las especies cuyo crecimiento es multiaxial, encontramos talos medulares como Jania, costrosos como Mesophyllumo huecos como Champia. Entre los parenquimatosos están las láminas como Porphyra.
El grupo de algas con mayor complejidad está en la División Phaeophyta, en el que encontramos una incipiente diferenciación celular y construcción de tubos cribosos (células alargadas y conectadas) cuya función es la conducción de sustancias a lo largo del talo. Existen algas cuya complejidad se da a partir de la diferenciación de las células de la corteza interna como en Fucus, o por un mersitodermo superficial (conjunto de células superficiales con actividad meristemática) como en Macrocystis.
Además de esta diversidad en patrones de construcción se añade la variedad en patrones de ramificación (alterna, radial, opuesta etc.), ritmos de crecimiento (continuo, discontinuo, rítmico, etc.), orientación de los talos (erectos o postrados), estrategia de crecimiento (unitarios, clónales) y condiciones ambientales en las que crecen las poblaciones; esto origina una gran diversidad deformas entre las algas.
La forma de las algas es entonces el resultado, por un lado, de los patrones de construcción que restringen la diversidad morfológica, y por el otro, de la plasticidad fenotípica de las especies que incrementa la diversidad de la manifestación de los grupos. La morfología se puede analizar a partir de la forma de los talos adultos, o bien, como un proceso de transformación intrínseca delimitado por reglas de crecimiento y regulado por el ambiente.
La importancia del estudio de la morfología en los trabajos ecológicos ha sido ampliamente mencionada en la literatura ficológica. Los estudios se han basado en la forma externa del talo y su anatomía, y las distintas consecuencias que cada forma tiene en su interacción con el medio, es decir, la relación que existe entre la forma y la función.
Han sido diversos los enfoques para abordar el estudio de la relación entre la forma y la función. Por ejemplo, Norton y otros autores se centraron en el análisis de la modificación de la forma como resultado de ciertas presiones ambientales. Las algas que se desprenden del substrato y terminan su ciclo de vida como flotantes adquieren una forma redondeada debido a la pérdida de la polaridad que les da el estar fijas en algún punto.
Otro enfoque ha sido analizar la forma desde un punto de vista geométrico, Mark Hay estudia las características geométricas de algunas algas y las asocia al área fotosintética de los talos. También desde un punto de vista biomecánico, al igual que Neushul, Hay demuestra la importancia de la rugosidad de la lámina en talos de las grandes laminariales, como un elemento que afecta la difusión de nutrientes.
Brawley y Johnson proponen que conocer la morfología de las algas ayudará a resolver algunos problemas sobre los procesos de reproducción (espórica, gamética o propágulo) y las consecuencias ecológicas que estas relaciones conlleven. Por ejemplo, en los procesos de fertilización, la ubicación física de los órganos reproductivos puede determinar con quién se dará un entrecruzamiento. En el caso de las plantas clónales, la probabilidad de tener contactos intra o interindividuales dependerá de qué tan denso o abierto sea el crecimiento del alga.
En lo que se refiere a estudios autoecológicos, Reed y Foster analizan la importancia de la morfología de algas laminariales en el crecimiento poblacional. Encuentran que el sombreado de las láminas superiores sobre las inferiores de un mismo talo puede disminuir la tasa de crecimiento general. Es un caso en el que el estudio de la morfología del alga permite encontrar una parte de la respuesta al comportamiento denso dependiente de este tipo de poblaciones.
En la década de los años ochenta, Littler y su grupo proponen la clasificación de las algas marinas en 7 grupos morfofuncionales de las zonas tropicales arrecifales. Sugieren la existencia de diversas convergencias evolutivas entre la forma y la función, y agrupan las algas a partir de cualidades morfológicas como son la anatomía (filamentos, láminas, medulares, medulares con corteza, medulares con depósito de carbonato de calcio) y cualidades funcionales como son la tasa fotosintética y la defensa contra la herbivoría.
Por otro lado, desde el punto de vista de las comunidades algales, Santelices encuentra convergencias morfológicas características de los litorales rocosos templados, y hace énfasis en el hecho de que la morfología puede ser un buen punto de partida para analizar las zonas que se encuentran en el litoral rocoso de Chile.
En otra línea de estudios se muestra la importancia de la forma de las algas en relación con las distintas comunidades que albergan. Por ejemplo, se ha visto que el aspecto externo de las algas tiene una estrecha relación con la complejidad del habitat de los invertebrados, encontrándose diferencias en las comunidades de invertebrados asociados al tipo y grado de ramificación de las algas en las que habitan.
A pesar de la diversidad de trabajos ficológicos en los que se relaciona la morfología con la función, aún existen diversas características de la morfología de las plantas terrestres que no han sido trabajadas detalladamente en las algas. Por ejemplo, las plantas tienen una construcción modular, es decir, están constituidas por unidades semejantes, repetibles y que a diferencia de los organismos unitarios, tienen todo un proceso de mortalidad y natalidad de módulos de construcción intraplanta que altera todos los conceptos demográficos y ecológicos.
Esta concepción de construcción ha cambiado completamente la visión que en el medio de la botánica terrestre se tenía sobre las plantas y los organismos sésiles en general.
En particular, el tema de la clonalidad, que se refiere a la construcción modular con una orientación horizontal (como los pastos), en contraste con la orientación vertical (como los árboles), ha sido trabajado ampliamente por Harper y colaboradores. Relativo a las algas marinas bentónicas, este tema está apenas siendo incorporado. Por ejemplo, con respecto a la propagación vegetativa de especies de interés comercial, Santelices menciona que la arquitectura clonal es una cualidad que debe ser aprovechada en programas de manejo y cosecha. Rui Santos describe la arquitectura clonal de Gelidium sesquipedale como el punto de partida que le permite buscar la talla y parte del talo óptimos para cosechar. Otro enfoque es conocer las reglas de construcción clónales para la modelación del crecimiento e invasión del espacio en las algas de los manglares, trabajo que actualmente desarrollan en conjunto el laboratorio de Ficología y el Departamento de Matemáticas de la Facultad de Ciencias de la UNAM.
Consideramos que es importante abordar este tema en la ecología de las algas, y explorar las consecuencias ecológicas y evolutivas que puede llegar atener en la teoría hasta ahora generada, tema que se tratará a continuación.
Para comprender qué significa la clonalidad en las plantas se requiere analizar el concepto de modularidad.
La concepción de organismos con estructura multiunitaria se remonta a los tiempos de Goethe. Erasmus Darwin pensaba que a partir de cada yema se originaba a un nuevo individuo que permanecía unido al padre; por otro lado, White menciona que las plantas están construidas por segmentos o metámeras que se repiten.
Harper describe el crecimiento de la planta como un proceso de repetición de unidades básicas de construcción o módulos, esto implica que durante el desarrollo de un individuo, el ciclo de vida —definido como el programa que va de un cigoto a otro cigoto— se alcanza por una progresión de crecimiento iterativo, es decir, por multiplicación o repetición de módulos.
En la literatura hallamos diversas posturas sobre la noción de módulo, entre otras, debido a las consecuencias de la modularidad en el ciclo de vida. Para Harper, así como para Watkinson y White, en sentido amplio un módulo es una unidad estructural como cualquier unidad tisular de construcción que es iterada; Hallé y colaboradores lo condicionan a que sea una estructura que dé origen a un eje de crecimiento; Maillete menciona que la importancia del módulo es que en ellos se encuentra el meristemo. Sin embargo, al estudiar a los invertebrados marinos, Dyrynda reduce el concepto de módulo a la noción de bloques repetidos formados a partir de un punto de crecimiento.
Cabe preguntarse si existe la modularidad en las algas, y en su caso, definir si todas ellas lo son. Si consideramos que las algas son modulares, entonces es necesario definir cuál es la unidad que iterativamente llega a construir un talo. Es de esperarse que, dada la diversidad de los niveles de organización en las algas, se den diferentes nociones de módulo. Este aspecto es fundamental, dado que a partir de la definición de cuál es la unidad básica de construcción se podrá abordar el estudio demográfico de los genets, o bien del organismo modular.
Al considerar un organismo modular, Waller y Steingraeber describen la ramificación como un proceso reiterativo de unidades multicelulares, repetibles, conectadas entre ellas. Para Toumi y Vuorisalo, estas unidades son funcionales, semiautónomas, interactuantes y/o reproductivas, de tal manera que cada planta pasa a ser un organismo integrado por múltiples unidades, donde cada una tiene un tipo de relación con el medio. Por ejemplo, cuando Reed señala que unas láminas obtienen una incidencia luminosa mayor que otras, también describe cómo distintas partes de un mismo organismo presentan diferentes interacciones con el medio; se podría decir que cada lámina es una unidad reiterada semiautónoma o módulo en las laminariales.
En la arquitectura de organismos modulares se reconocen dos grandes tipos de crecimiento: a) en el que se mantiene una individualidad fisiológica y morfológica con orientación vertical, como los árboles, y b) en el que el crecimiento puede o no mantener la unidad fisiológica y morfológica entre sus partes, y su orientación es horizontal, a este último tipo de plantas se les conoce como organismos clónales, como los pastos.
Ambos tipos de crecimiento modular son producto de un cigoto, y dan como resultado un organismo modular que Harper llama "genet". En el crecimiento clonal se forman más de un individuo de composición genética idéntica que puede o no mantener continuidad fisiológica. Reconocer la existencia del crecimiento clonal ha tenido consecuencias en el estudio de la dinámica de poblaciones, de la morfología, del desarrollo y evolución de dichos organismos.
Para ejemplificar el alcance que tiene considerar a organismos como modulares en contraste con la idea de organismos unitarios se muestra un modelo poblacional para organismos modulares.
El crecimiento de las poblaciones modulares implica el análisis en dos niveles, el de la población de genets (N), y el de la población de módulos de un genet (®). Harper y Bell proponen las siguientes ecuaciones para el estudio demográfico de ambos niveles:
1) N= # de nacimientos – # de muertes + # de inmigrantes – # de emigrantes
2) ®t+1+! = ®t+ nacimiento de módulos – muerte de módulos
donde: N = # de genets (producto de cigoto o célula sola)
® = # de módulos que componen el genet Mediante estudios demográficos intragenet se ha puesto en evidencia la existencia de una organización jerárquica: los módulos, los conjuntos funcionales de módulos y el genet. Los organismos modulares presentan una estructura de edades dentro de una misma planta, hay nacimientos y muertes de módulos en distintos momentos a lo largo de la vida del genet, por lo que el módulo tiene una historia propia de vida y valores fisiológicos. En consecuencia, cada genet tendrá una estructura de edad, una esperanza de vida y una especificidad de edad para mortalidad.
Toumi y Vuorisalo concluyen que la unidad fenotípica elemental sujeta a selección es el módulo. El genet puede mejorar su adecuación promedio, es decir, su capacidad de incrementar la población, por medio de a) aumentar la producción reproductiva de cada módulo, y/o b) aumentar el nacimiento de módulos en relación con la muerte de los mismos. La selección fenotípica en organismos modulares puede ser un proceso demográfico; dado que existe una manifestación diferencial de los módulos. Por ejemplo, algunos módulos se encuentran en proceso de crecimiento vegetativo y otros en fase reproductiva. Es decir, una parte de la planta continúa su crecimiento vegetativo con la actividad propia del mismo (i.e. colonización de espacios por crecimiento vegetativo, tejidos dedicados a la fotosíntesis); y al mismo tiempo otra parte de la planta concentra su energía en la elaboración de estructuras reproductoras (i.e. meiosis, fertilización, diversificación genética).
Una consecuencia interesante de la construcción modular clonal es que el genet logra un periodo largo de vida, debido a la dinámica de nacimiento y muerte de los módulos, éstos mantienen al genet con una potencialidad a evitar la muerte.
La causa de mortalidad en organismos modulares puede ser de carácter extrínseco, como la desecación, la depredación, la competencia, o bien de carácter intrínseco al alcanzar un tamaño físicamente insostenible. Si se toma en cuenta que las algas viven en el medio acuático, los factores que provoquen la mortalidad y limiten el crecimiento de los talos serán diferentes a los factores que afecten el crecimiento de plantas terrestres o animales marinos. Según Coates y Jackson el riesgo de mortalidad del genet es la fuerza primaria selectiva que da forma a la geometría e integración de módulos en invertebrados epibénticos.
En el mundo de las algas nos podemos preguntar: ¿qué tan frecuente es la existencia de plantas modulares en el medio marino?, ¿es la clonalidad algo común, optativo?, siendo las algas tan plásticas y el medio marino fluctuante, ¿se puede hablar de una arquitectura predeterminada por reglas de crecimiento definidas genéticamente o se moldean según las presiones del medio?, si hay plantas modulares y clónales, ¿cuál es la relación entre crecimiento vegetativo, dispersión asexual y dispersión sexual?,¿existe algún factor que dispara la reproducción sexual?, ¿existe entre las algas con crecimiento clonal una preferencia por la dispersión a larga distancia? Éstas, entre muchas otras preguntas deben plantearse y resolverse por medio del estudio de la morfología y la relación con el medio de la forma y la función.
Perspectivas
Los estudios realizados con organismos de construcción modular (clónales y aclonales) están cuestionando diversos conceptos y teorías ecológicas basadas en organismos unitarios.
Es evidente que las algas abren una abanico de preguntas acerca de la arquitectura modular, la clonalidad y la relación con el ambiente. Por otro lado, desde un punto de vista evolutivo, el estudio arquitectónico permitirá discutir las convergencias morfológicas encontradas en ambientes particulares.
Por ejemplo, la convergencia con ciertos aspectos mencionados por Jackson y Coates son sorprendentes. Ellos mencionan la existencia de formas de crecimiento masivo, encrustante (con forma de costra que invade en su totalidad el substrato disponible) o erecto en cnidarios sésiles, formas que se presentan entre las algas (ambos organismos sésiles marinos). El papel de la modularidad (clonal o no) en la formación de parches, es una forma alternativa para estudiar la causas de estos patrones de distribución. Mucho se ha buscado por medio de factores como la herbivoría, y las limitaciones fisiológicas, sin embargo, no se ha analizado la posibilidad de que los parches sean resultado de una estrategia de colonización espacial dada por el crecimiento modular clonal.
El estudio de las algas, debido a que son tan antiguas, puede aportar información sobre la evolución de la adquisición y persistencia de la modularidad y la clonalidad de las plantas. Además de eso, por su diversidad en los niveles de organización del talo, también puede contribuir significativamente al conocimiento del desarrollo de la modularidad, pues existen ventajas para la realización de experimentos en cultivo e in situ por el hecho de que algunas algas tienen tasas decrecimiento cortas y alcanzan la madurez en corto plazo; a pesar de lo cual se deben enfrentar varios desafíos para que sea posible estudiar su modularidad y clonalidad.
Consideramos que uno de estos desafíos es la enorme plasticidad de las algas, sobre todo en relación con la forma del talo, la cual se modifica adecuándose al movimiento del agua y a las condiciones generales en las que se encuentren.
Se requiere también encontrar la(s) escala(s) adecuada(s) en la(s) cual(es) se deberá abordar el problema de la modularidad y clonalidad de las algas.
Consideramos que para abrir una nueva línea de investigación sobre ecología de algas marinas es necesario hacer estudios desde diferentes puntos de vista que pueden caer dentro de la llamada ciencia reduccionista; sin embargo, sólo el acercamiento a las partes nos podrá permitir retornar a la globalidad y conocer la distribución y abundancia de las especies.
De acuerdo con esta perspectiva, la propuesta de González-González, al analizar la ecología de las algas como procesos que tienen una transformación propia y que están sujetos a diferentes fuentes de alteración debido a la interacción con el medio, es un marco de referencia que permite ubicar los distintos estudios como las partes dinámicas que finalmente construyen la realidad que pretendemos conocer.
En resumen, proponemos que se retomen los estudios según la siguiente perspectiva: por un lado, la resolución de problemas parciales dentro de sistemas de conocimiento parciales, y por el otro, hacemos un llamado para que sea reconsiderado el valor de la morfología en la búsqueda de explicaciones para la distribución y la abundancia de los organismos en la naturaleza.
Agradecimientos Deseamos agradecer la revisión y sugerencias de A. Buschmann, las cuales mejoraron sustancialmente el manuscrito. A la Red Latinoamericana de Botánica por su apoyo a través de una beca de perfeccionamiento a LCV, y a M. Franco por interesarnos en el tema de la modularidad, así como por su asesoría y discusión en diversos momentos formativos. Este trabajo fue realizado con apoyo del proyecto IN205594délaDGAPA/UNAM. |
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Referencias Bibliográficas
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Ligia Collado-Vides
Facultad de Ciencias,
Universidad Nacional Autónoma de México.
M. Rosario A. Braga
Est. Dom Joaquim Mamede,
Río de Janeiro, Brasil.
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cómo citar este artículo →
Collado Vides, Ligia. y Braga, M. Rosario A. 1996. Crecimiento y forma de las algas marinas. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 20-25. [En línea].
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| Pedro Miramontes | |||||||||||
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Los organismos se encuentran en una aparentemente
inmensa variedad de tamaños y formas. Si echamos un vistazo a nuestro alrededor contemplaremos moscas, perros, peces, bugambilias, chinches y musgos: un abigarrado conjunto de tamaños, estructuras, conductas y formas de organización. La contemplación de tal riqueza natural nos lleva casi inevitablemente a cuestionarnos el o los orígenes de las formas vivas.
Desde que la Teoría de la evolución por selección natural fue expuesta, se acepta casi sin cuestionamiento que las formas de los organismos actuales se originaron a partir de un proceso histórico de diversificación, mediante la adaptación de algunos antepasados primitivos, que a su vez se originaron por la diversificación de otros antepasados primitivos y así hacia atrás en la historia hasta el origen de la vida misma. Pese a su elegancia y sencillez, esta teoría es incapaz de explicar los orígenes o las particularidades de las formas; las teorías históricas describen hechos pero no explican hechos. Para comprender la diferencia entre un argumento histórico y uno ahistórico plantearemos dos versiones de un mismo hecho: ¿por qué la Tierra gira alrededor del Sol siguiendo una órbita elíptica? La explicación histórica sería más o menos la siguiente: "porque lo hizo ayer y también el año, el siglo y el milenio pasados". La contraparte ahistórica apelaría a las leyes de Kepler y a la mecánica newtoniana. Hay que hacer énfasis en que la explicación histórica no es falsa: es sencilla, fácil de entender y cierta pero, de acuerdo con los estándares modernos, debería considerársele inadecuada (Goodwin, 1994). Hoy día es común escuchar en las aulas que la morfología de los seres vivos es como es debido a la ventaja que en términos adaptativos confiere a los organismos. Sin embargo, este tipo de explicaciones ad hoc son incapaces de responder preguntas que ellas mismas generan: ¿por qué es tan pequeño el número de arquitecturas fundamentalmente distintas en la naturaleza? Cuando hablamos de arquitecturas no nos referimos a las especies; éstas reflejan la gran variedad arriba mencionada, más bien pensamos en los patrones esencialmente diferentes de formas vivas. Este concepto define la jerarquía Phylum de la clasificación taxonómica. La diferencia entre un phylum y otro es una diferencia esencial, en el sentido de que una especie perteneciente a un phylum no puede ser transformada en una especie de otro mediante una transformación "suave" (Thompson, 1914). Esta interrogante, conocida con el nombre de "el problema de los fenotipos faltantes", es solamente una de muchas que nos obligan a tratar de buscar vías alternas para ir al fondo del problema de por qué los organismos tienen las formas que tienen y de por qué no existen formas que, si bien son imaginables, algo les impide ser viables. Si se pretende elaborar una teoría que explique el origen de las formas vivas es necesario que ésta cuente con principios generales independientes de las vicisitudes históricas. Este aspecto ya fue estudiado a finales del siglo XVII y en los albores del XIX por la escuela conocida como de la Morfología Racional. Biólogos, naturalistas y pensadores de la importancia de Geoffrey Saint Hillaire, Buffon, Goethe, Lamarck, D'Aubentony varios más se adhirieron a este grupo. Su pretensión era encontrar el sustrato lógico subyacente a la hipótesis de que los organismos estaban construidos a partir de variaciones de un pequeño número de principios. Su intención era descubrir tales principios. En palabras de Hans Driesch (1894): "...buscaron construir aquello que era lo típico (genérico) en las variedades de las formas vivas mediante un sistema que no fuera determinado históricamente, sino que debería ser inteligible desde un punto de vista racional." Paradójicamente, aunque el desarrollo de estas ideas antecede con mucho a la formulación de la Teoría de la evolución por selección natural, fue tal el impacto de Darwin en la arena científica que borró de la historia no sólo las ideas sino también las biografías de los científicos que lo precedieron.1 Uno de los propósitos fundamentales de los morfólogos racionalistas es la búsqueda de leyes simples, naturales y ahistóricas que expliquen la generación de las formas vivas. Es decir, la necesidad de construir una teoría dinámica de los organismos que comprenda las propiedades emergentes de los constituyentes de éstos como causa primaria del origen de las formas. Esta teoría tendrá que ser necesariamente compatible con los hechos revelados por la evolución, con el catálogo existente de formas vivas y con el registro fósil. Cualquier discusión sobre este punto invariablemente tendrá que enfocar simultáneamente los dos aspectos más relevantes del tema: la morfología en sí a lo largo de la historia (sus aspectos filogenéticos) y el desarrollo o morfogénesis (la ontogenia). En este trabajo trataremos únicamente algunos aspectos de la morfogénesis.
Filotaxia vegetal Nuestro tren de vida cotidiano, apresurado y pragmático, a menudo nos impide descubrir las maravillas de la naturaleza. Seguramente hemos mirado muchas veces un girasol o hemos tenido en nuestras manos una pina. En la playa, o en la antigua avenida Xola de la Ciudad de México, nos hemos sentado a la sombra de una palmera, hemos recolectado Conchitas y caracoles o hemos deshojado alguna florecita. Sin embargo, pocas personas podrían decirnos qué tienen en común todas estas situaciones. Vayamos con calma y analicemos: el centro de la flor de un girasol está formado por pequeñas estructuras que se encuentran alineadas de tal forma que producen hileras dispuestas en espiral, algunas de ellas abren sus brazos en el sentido de las manecillas del reloj y las restantes en la dirección contraria. Si las contamos veremos que siempre habrá 13 espirales que se abren hacia la derecha por 21 que se abren hacia la izquierda (13/21). Este hecho puede parecer banal, pero adquiere relevancia cuando se repite esta cuenta con girasoles de diferentes tamaños y con otras flores como las margaritas y los mirasoles; pues encontraremos que algunas tienen 21/34, otras 34/55 y que incluso las hay de 55/89. Si, aprovechando que tenemos tantas flores en las manos, ahora contamos el número de pétalos, hallaremos que las hay con 8,otras con 13, varias de ellas tienen 21,34 y, como usted ya habrá adivinado, las hay también de 55, 89, 144, etc. (Lo que le quita interés al juego de Me quiere mucho, poquito, nada... pues el final del juego siempre es el mismo y está determinado de antemano). Si todo esto al lector le parece mera coincidencia, lo invito a que la próxima vez que tenga en sus manos una piña la observe con atención, pues se dará cuenta de que sus paredes están formadas por una especie de escamas limitadas por curvas ascendentes; estas curvas se originan todas ellas en la base de la piña e, invariablemente, son ocho espirales que se abren hacia un lado por trece que lo hacen en la dirección contraria. Lo mismo sucede con los troncos de las yucas y con la disposición de las hojas de las alcachofas. ¿Quiere encontrar más coincidencias? Aguarde un poco. Si tomamos el tallo de una planta y desde la base subimos hasta el sitio de los brotes más recientes uniendo con un hilo las hojas que encontremos en el camino, el hilo ascenderá dando vueltas en espiral a lo largo del tallo. Ahora contemos el número de brotes que el hilo encuentra desde la base hasta arriba y también contemos el número devueltas que el hilo dio alrededor del tallo. Llamemos índice folial al cociente: Volvamos al jardín o a la huerta y dispongámonos a determinar el índice folial de cuanta planta encontremos. Hallaremos plantas con 1/2 (es decir, dos hojas o brotes por vuelta, contando la inicial), como el maíz, con 1/3, 2/5; este índice folial es muy común y recibe el nombre de al tresbolillo.2 También hay bastantes plantas con 3/8 (el manzano y el ciruelo), 5/13 (el peral) y, claro, con13/34, 21/55 y así subsecuentemente. Parece que este conjunto de hechos, fácilmente comprobables la próxima vez que el lector vaya a cortar florecitas, ameritan algo más que una expresión de sorpresa.
Fibonacci Los números que aparecieron en la sección anterior se pueden generar mediante la regla siguiente:
Fn+2= Fn+1 + Fn
Es decir, cada uno de ellos es la suma de los dos anteriores. Si elegimos a la unidad como los dos primeros integrantes de esta sucesión, entonces obtendremos: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21... Serie de números notable en muy diversos campos de la matemática y que recibe el nombre de Serie de Fibonacci. Fibonacci era el apodo que le daban a Leonardo de Pisa (1175-1230) sus amigos, la traducción literal es "hijo de Bonaccio". Bonaccio era a su vez el apodo de su padre, que se traduce como "el bueno te" (¡en el sentido de "bonachón"!), apodo que heredó de su padre, el abuelo de Leonardo, quien a su vez... Como esto no es un tratado de apodología detendremos aquí la exploración del pedigrí de Fibonacci y cerraremos su ficha biográfica con la mención final de que su nombre se encuentra ligado a considerables aportaciones al álgebra, y que el origen de la serie de números que llevan su nombre se debe, ni más ni menos, al primer modelo matemático de dinámica de poblaciones que registra la literatura occidental.3 La Serie de Fibonacci tiene propiedades notables, pero únicamente examinaremos las que tienen alguna relación con el tema tratado en este artículo. Si, por casualidad, a alguien se le ocurre formar los cocientes entre dos términos sucesivos de la Serie de Fibonacci, obtendremos: 1/1=1, 2/1=2, 3/2=1.5, 5/3=1.666.., 8/5=1.60, 13/8=1.625, 21/13=1.6154, 34/21=1.619. Si proseguimos, terminaremos por convencernos de que el límite es igual a 1.6180... Recordemos la sucesión de los índices folíales: 1/2, 1/3, 2/5, 3/8... Claramente, los elementos de esta sucesión se pueden escribir de manera genérica como: Pero si recordamos que , entonces la expresión anterior se reescribe de la siguiente manera: O lo que es lo mismo, 1.6180, siempre y cuando n sea grande. Como convenimos que el índice folial es el cociente del número de vueltas entre el número de hojas, también se puede reformular como la fracción de vuelta que existe entre dos hojas sucesivas. Dicho de otra manera, es el ángulo entre dos brotes consecutivos. Si convertimos esa medida de radianes a medida angular en grados tenemos que el ángulo entre dos hojas consecutivas sólo puede tomar valores en un conjunto discreto de ellos, y esa sucesión se acumula rápidamente en el valor 137.5°. En este momento es pertinente aclarar que alrededor del ochenta por ciento de una estimación de 250 000 especies conocidas de plantas siguen este tipo de arquitecturas. El restante 20 por ciento sigue leyes parecidas, basadas en series semejantes a la de Fibonacci pero con condiciones iniciales diferentes. Por ejemplo, a la serie generada a partir de los números l y 3 (1, 3, 4, 7, 11, 19...) se le conoce como Serie de Lucas. Se dice que las especies que tienen arquitecturas cuyo origen son estas y otras series tienen filotaxia regular (Jean, 1983). Reflexionemos un poco al respecto. Las plantas de filotaxia regular tienen un conjunto discreto de posibilidades para su forma: el índice folial sólo puede tomar valores en este conjunto y la sucesión alcanza pronto un valor límite en el ángulo de 137.5 grados. ¿Le sugiere algo este hecho a los lectores? Les prometemos agradables sorpresas.
Oro puro Plantearemos a continuación un problema geométrico aparentemente desligado del tema que estamos tratando. Este problema fue enunciado y resuelto por los matemáticos de la Grecia clásica y, en su versión moderna, se puede formular de la siguiente manera: Dado un segmento de longitud L, divídase en dos subsegmentos de magnitudes A y B, de tal modo que la razón del lado pequeño (A) al grande (B) sea la misma que la razón del grande al total (A + B). Dicho de otro modo:
entra formula
Como nos interesa la razón entre los subsegmentos y no sus magnitudes, llamaremos al cociente . Una manipulación algebraica elemental nos permite reescribir la igualdad anterior como:
entra formula
En otros términos, el número es el único número de este mundo cuyo cuadrado se logra sumando la unidad a él mismo. Si resolvemos la ecuación cuadrática obtenemos:
entra formula
Calculadora en mano, hacemos las cuentas para obtener: Φ= 1.6180… ¡Otra coincidencia! dirán ustedes, ¿otra coincidencia? replico. Antes de arreglar estos asuntos pendientes, vale la pena llamar a las cosas por su nombre, el número , tan notable en la matemática como pueden ser o el número e de Euler, se conoce con el nombre de La proporción áurea. Su nombre es constancia de la magnitud de la sorpresa que sus propiedades han causado a los matemáticos4 de todos los tiempos. Si repetimos el ejercicio, pero esta vez tomando el perímetro de una circunferencia como longitud total, y nos proponemos dividirlo en dos, de manera que al final tengamos dos arcos de circunferencia cuya razón sea la proporción áurea, el ángulo que subtiende el segmento menor es de 137.5°.
¡Caracoles! La espiral es una forma ubicua en la naturaleza, los ejemplos se cuentan por miles: desde la magnífica grandeza de las galaxias en espiral hasta las espirales que resultan de la reacción de Zhabotinsky Belusov, pasando por las guías de las plantas trepadoras, las conchas de los caracoles, los cuernos de muchos de los antílopes, carneros y gacelas, etc. La forma natural donde se puede apreciar una espiral en toda su grandeza, es la concha del Nautilus pompilius. Espirales hay muchas; la concha del N. Pompilius es una espiral logarítmica y es la gráfica dela función , donde y son las coordenadas polares. Esta espiral se puede generar de una manera muy conveniente a nuestros intereses. Para este propósito, introduciremos el concepto de Gnomon. Originalmente, para los antiguos griegos el gnomon era el indicador de las horas en los relojes solares, cuya sombra proyectada sobre la carátula indicaba la hora. Después, el término se generalizó para denominar a aquello que hay que agregarle a "algo" para que siga siendo lo "mismo". En la figura 1, se puede observar que a un cuadrado le hemos agregado su gnomon y sigue siendo un cuadrado. Si seguimos este razonamiento llegaremos a la conclusión de que el gnomon de un disco es un anillo circular, el de un triángulo equilátero es un trapecio, etc. Tomemos ahora un rectángulo cuyos lados A y B se encuentren en proporción áurea, a dicho rectángulo se le conoce, por razones obvias, con el nombre de rectángulo áureo. Si le agregamos un cuadrado de lado B, como en la figura 2, el rectángulo resultante mide B por A+B, por lo que también (véase la sección anterior) es áureo con lo que concluimos que el cuadrado de lado B es un gnomon, si agregamos un cuadrado de lado A+B tendremos un rectángulo de lados A+B por A+2B, que también es áureo (¡haga las cuentas!) y si continuamos esta construcción al unir los vértices de los rectángulos obtenidos habremos construido una espiral logarítmica. También se puede hablar mucho a cerca de las propiedades de la espirallogarítmica,5 pero lo que aquí conviene es destacar que se trata de la única figura en el universo que tiene la propiedad de ser gnomon de sí misma. Le pido que mire de nuevo la ilustración del N. pompilius y que me acompañe a hacer la siguiente generalización: Todos aquellos organismos que crecen por acreción (agregando partes nuevas a lo que ya tenían) tendrán que tener la forma de una espiral logarítmica. En esta categoría caerán los miles de organismos que tienen concha. Este hecho es un ejemplo claro e ilustrativo de cómo la forma de una clase de organismos no tiene porqué deberse a ningún proceso selectivo; su forma obedece a causas simples, lógicas y naturales. Reconocemos que queda abierta la pregunta del origen último pero, aun así, un paso hacia una explicación que sea independiente de hechos fortuitos y circunstanciales debe de ser bienvenido.
Problemas viejos, soluciones nuevas Llegados a este punto y, ante el riesgo de abrumarlos con información fenomenológica, se vuelve apremiante la necesidad de intentar una explicación de los hechos mostrados. Hagamos un recuento: las plantas que tienen filotaxias regulares sólo pueden adoptar arquitecturas dentro de un conjunto limitado de formas; los brotes alrededor del tallo tienen índices folíales que determinan ángulos bien definidos. Este hecho difícilmente se puede explicar con argumentos selectivos o adaptativos. Hay autores que han argumentado que esta disposición geométrica maximiza la captura de los rayos solares en las hojas, pues evita que se hagan sombra entre sí. También se ha dicho que con esta geometría recogen de manera óptima el agua de la lluvia. Un problema esencial que encara la Teoría de la evolución por selección natural es su incapacidad para explicar la naturaleza discreta del conjunto de formas. Si las formas vivas fueran exclusivamente generadas por un proceso gradual de adquisición de adaptaciones ventajosas, entonces podríamos imaginarnos todo un continuo de formas en la naturaleza. Por razones que no vienen al caso, o que si vienen sería demasiado largo discutir aquí, a lo largo del tiempo se ha ido desarrollando un estilo muy peculiar de usar las herramientas físicas y matemáticas en biología. Este estilo es consecuente con las ideas dominantes en los círculos que hacen ciencia y es reflejo de las circunstancias sociales. Actualmente, una de esas ideas dominantes es que la naturaleza y sus manifestaciones se encuentran en equilibrio (Baky Paczuski, 1995). Por simple que parezca, esta idea determina el estilo de trabajo e impregna la manera de razonar de buena parte de la gente que se dedica a la ciencia. Una naturaleza en equilibrio regresa a su estado estable (que puede ser puntual o un régimen periódico) cuando sele perturba y el tiempo de relajación es proporcional a la magnitud de la perturbación; los eventos catastróficos no caben en el esquema, tienen que ser provocados por causas externas a los sistemas. Según esto, si todo se encuentra en equilibrio, las fluctuaciones alrededor de éste serán provocadas por ruido externo y azaroso. La noción misma de equilibrio estable lleva consigo una fuerte carga ideológica. Si nos situamos en la Inglaterra y en Estados Unidos de principios del presente siglo nos resultará sencillo entender el porqué del éxito de la síntesis entre las ideas selectivas y la herencia mendeliana: si la mutaciones genéticas constituyen la base del cambio evolutivo y son intrínsecamente azarosas, ciegas y desordenadas, entonces es necesario un mecanismo que restituya el orden. ¿Qué mejor mecanismo que aquél que elimina a los inadaptados, premia la competencia y restituye el orden y la armonía?6 De esta manera, y seguramente sin que éste fuera el propósito de su autor, la teoría darwiniana se ha convertido en la policía de la naturaleza. Afortunadamente, los avances recientes de la física y de las matemáticas nos enseñan que existen mecanismos diferentes para generar orden a partir del desorden. Estos avances se encuentran todavía un poco dispersos pero comienzan a agruparse en torno a la llamada Teoría de los sistemas complejos. Lo peculiar e impresionante de los llamados sistemas complejos es que la interacción no lineal de los componentes desordenados de un sistema puede dar lugar a la formación de patrones ordenados y de conductas regulares en el sistema. Una particularidad notable es que la interacción caótica a nivel de moléculas o genes es perfectamente compatible con el orden armónico del nivel superior de complejidad jerárquica; es decir, en la morfología o, incluso, en la conducta.
Para terminar Douady y Couder (1992) han publicado un artículo con un título bellísimo: "La filotaxia como un proceso físico de crecimiento autorganizado". Este trabajo propone una maravillosa explicación del fenómeno de la filotaxia regular: las geometrías observables en las plantas son estados límite de un sistema dinámico y se puede transitar de unos a otros mediante el juego de un solo parámetro, la naturaleza discreta se debe a que en los valores críticos del parámetro ocurren bifurcaciones (transiciones de fase).7 Este trabajo es valioso no sólo por su rigor y elegancia sino porque su trascendencia reside en el hecho de que, al fin, tenemos una explicación natural, exenta de historicidad, de un fenómeno morfogenético de gran importancia ante el cual las ideas selectivas y adaptacionistas arrían los pabellones. ¿Dónde queda, entonces, la teoría dela selección natural? En el registro fósil encontramos evidencia acerca del hecho de que en una época hubo una gran explosión de formas diferentes de vida (la explosión del Cámbrico), que fue seguida por una extinción masiva. El árbol de la vida sería algo así como el mostrado en la figura 3. La máxima diversidad en arquitecturas de vida distintas se dio hace mucho tiempo, durante los primeros pasos de la vida multicelular. No todas las anatomías resultaron estables o viables y la gran mayoría se extinguieron. Las arquitecturas restantes se diversificaron enormemente a nivel de especies, pero ya no se desarrollaron formas nuevas. "Hoy día tenemos más especies que nunca antes. Sin embargo, éstas se encuentran restringidas a menos anatomías básicas". Tomo esta cita de S. J. Gould (1994)como trampolín para dar mi punto de vista al respecto, y me permito exponer una analogía discutida con B. Goodwin: La Tabla Periódica de los Elementos. Los elementos existen en casillas discretas y forman grupos discretos. Esto es un reflejo emergente de las propiedades de sus constituyentes elementales; no existe ningún elemento entre el hidrógeno y el helio, no puede haberlo; nosotros observamos la existencia de elementos que son compatibles con las leyes que gobiernan la materia a nivel de sus constituyentes. El uso de la analogía en ciencia es peligroso pero, sin embargo, puede aclarar mucho los conceptos: el hecho de que existan tan pocas anatomías diferentes nos hace pensar que las leyes físicas y químicas que mandan sobre las moléculas que integran los organismos restringen sus posibles realizaciones a grupos discretos. Todo esto es compatible con la naturaleza observable y con el registro fósil. Algunas de estas realizaciones serán más viables o estables que otras en virtud de su naturaleza física intrínseca, no de sus propiedades adaptativas. Una vez que ciertas arquitecturas persistieran, la selección natural se encargaría posiblemente de afinar los detalles (los "acabados") y de la diversificación en grupos taxonómicos inferiores, notablemente, en especies. Para finalizar, no quiero desaprovechar la oportunidad de decir que, dado que las ideas científicas y el conjunto de metáforas y mitos sociales que llamamos ideología se retroalimentan e influyen mutuamente, esperamos quizás candorosamente ser testigos del arribo de una actitud más humanista y justa que esté acorde con las nuevas ideas científicas que se comienzan a manejar y que, algún día, dichas ideas sustituyan a todas aquellas metáforas violentas y belicistas que durante el siglo pasado se impusieron en la ciencia y en nuestra sociedad. |
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Notas
1. Es lamentable que uno de los más grandes biólogos que han existido es citado actualmente en tono de burla como "aquél al que se le ocurrió la puntada de que las jirafas tienen los cuellos largos ya que sus progenitores se estiraban para buscar las hojas altas de los árboles". Me refiero, claro, a Fierre Simón de Lamarek, cuyas grandes contribuciones a la biología han caído en el olvido.
2. Este curioso nombre se aplica al sistema de plantación en filas en el cual las plantas o árboles se forman en filas paralelas dejando un hueco entre los lugares que corresponden a los vecinos más cercanos, lo que da una formación en diagonales que cruzan las hileras. También es otra manera de llamar al punto de tejido con agujas y estambre que consiste en un punto derecho, un revés, un derecho, un revés... 3. Si a algún lector le interesa conocer más sobre este campo, le recomendamos consultar el libro de Eugenio Garin, La educación en Italia: 1400-1600. Ed. Grijalbo. 4. Al grado de que el notable geómetra renacentista Luca Paccioli lo llamó La proporción divina. 5. J. Bernoulli (1667-1748) se maravilló a tal extremo de sus propiedades, que pidió que en la lápida de su tumba quedase grabada la inscripción Eadem mulata resurgo, como pie del dibujo de una espiral logarítmica. 6. El uso del lenguaje y de las metáforas revelan las ideas más profundas e íntimas de un cuerpo teórico. Si escuchamos expresiones como: genes egoístas, estrategias de supervivencia, interacciones competitivas, supervivencia de los más aptos, estrategia de halcón, etc., no sabemos si estamos en un aula o mirando una película de Schwarzenneger. 7. Si el amable lector está a punto de perder la paciencia debido al lenguaje tan fancy de ésta última sección, nos permitimos recomendarle la excelente obra de divulgación Chaos de James Gleick (Penguin Books, 1987). |
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Referencias Bibliográficas
Bak, P. y H. Paczuski. 1995. Complexity, contingeney and criticality. Proceedings of the National Academy of Sciences 92:6689-6696.
Douady, S. y Y. Couder. 1992. Phylotaxis as a physical self organized growth process. Physical Review Letters 68:2098-2101. Driesch, H. 1894. Analytische theorie der organischenentuncklung. Engelmann, Leipzig. (Citado en Kauffman, S. 1994). Goodwin, A. 1994. How the Leopard Changed its Spots. Charles Scribner´s Sons, Nueva York. Gould, S.J. 1990. Wonderful Life: The Burgess Shale and the Natural of History. W. W. Norton & Co., Nuera York. Gould, S.J. 1994. The evolution of the life on earth. Scientific American 271:62-69. Jean, R. 1983. Croissance végétale et morphogénese. Les Presses de la Université de Québec. Kauffman, S. 1994. The Origins of Order. Oxford University Press, Oxford. Thompson, D.W. 1914. On Growth and Form. Dover Publications Inc., Nueva York. |
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Pedro Miramontes
Facultad de Ciencias,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Miramontes, Pedro. 1996. La geometría de las formas vivas. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 12-19. [En línea].
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| Daniel Piñero | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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La historia de la aceptación de una teoría científica es,
sin duda, un asunto que siempre ha apasionado a los investigadores. Un buen ejemplo es la historia de Louis Agassiz, fundador del Museo de Zoología Comparada de Harvard, quien se opuso a la teoría de la evolución de Darwin y la mantuvo fuera de las actividades del Museo por más de 15 años, hasta su muerte en 1873. O bien la protagonizada por T.D. Lysenko, quien en la década de los cuarenta tomó el control de los estudios de genética que se desarrollaban en su país, y envío al mendeliano N.I. Vavilova a Siberia, lo que causó que el mendelismo no entrara en la vida diaria de la Unión Soviética hasta varias décadas después.
Sin embargo, pocas veces (como es el caso de la genética soviética) se han analizado las consecuencias que tiene la no aceptación de una teoría en un país o en una comunidad científica. Las siguientes son algunas reflexiones que tratan de responder la pregunta: ¿por qué la teoría evolutiva de Darwin y las modificaciones que ha sufrido durante el siglo XX en el mundo han sido tan ajenas a la investigación biológica mexicana? La respuesta a esta pregunta sin duda nos lleva a considerar otra más profunda: ¿por qué la teoría evolutiva no ha sido una parte esencial en la enseñanza de la biología en México?
La teoría de la evolución durante el siglo XX Cuando Darwin presentó su teoría de la evolución, tomó como eje la selección natural, con lo que dio a conocer una parte eminentemente adaptacionista de dicha teoría. Curiosamente, poco del libro original sobre el origen de las especies se refiere de manera específica a cómo se originan las especies. Por esta razón y porque la teoría de Darwin incluía dos concepciones equivocadas acerca de la genética de los organismos, su concepción original ha sido enriquecida continuamente. Algunas de estas aportaciones a la teoría original incluyen, en primer término, el mendelismo. En segundo término, en los estudios sobre la genética de las poblaciones existían dos visiones alternativas sobre la importancia de la selección natural: la de Sewall Wright quien le da una mayor importancia a la deriva génica y a las constricciones de la selección, y la de Ronald Fisher, que era más "seleccionista". En tercer término, la generación de la síntesis moderna de la evolución que incluye visiones menos gradualistas y más "saltacionistas" de los procesos evolutivos, en particular con las propuestas de George G. Simpson (1944) provenientes de la paleontología, que desembocaron en la década de los setenta en lo que se ha llamado la "teoría de los equilibrios puntuados" de Gould y Eldredge. Por último, podemos citar, como consecuencia de la evidencia comparativa a nivel molecular así como del desarrollo de la genética de poblaciones, la teoría neutral (mutación-deriva) de la evolución molecular. En cada una de estas etapas, la teoría darwiniana fue modificándose, completándose en orientaciones desconocidas para Darwin pero manteniendo los cinco aspectos básicos que describió Mayryque incluyen los conceptos de: 1) cambio, 2) ascendencia común, 3) multiplicación de especies, 4) gradualismo y 5) selección natural. Por lo tanto, la teoría darvinista, lejos de ser una teoría estática, ha ido enriqueciéndose a lo largo del último siglo, de manera que sólo su estudio en todas sus fases (sistemática, biogeográfica, ecológica, genética, fisiológica, molecular, bioquímica, etc.) puede aportar los fundamentos necesarios para entender los aspectos básicos y de frontera de la teoría. Es muy claro en este contexto que los aspectos de frontera han ido modificándose durante este siglo y que si no los investigamos es imposible realizar cuestionamientos relevantes al respecto.
La investigación biológica mexicana desde 1930 ¿Qué papel ha desempeñado la teoría de la evolución en sus diferentes facetas en el diseño y la realización de la investigación mexicana? Es posible tratar de responder esta pregunta según varios enfoques. En lo personal he encontrado tres que ayudan a contestarla. El primero es el análisis de las publicaciones mexicanas sobre biología. El segundo se refiere a los proyectos que financian instituciones como el Conacyt y otras similares. El tercero se refiere al papel que han tenido las comunidades de investigadores en la definición de proyectos y programas institucionales de investigación. Al analizar las publicaciones que se hacían hace algunas décadas es posible identificar dos etapas distintas. La primera se refiere a los años anteriores a la creación de instituciones de investigación en biología. La mayoría de estas publicaciones (por ejemplo la Revista de la Sociedad Metodófila Gabino Barreda) eran hechas por personas que no se dedicaban de tiempo completo a la investigación (en sentido estricto eran amateurs de la biología o la historia natural). La segunda se refiere a la etapa en donde ya había instituciones dedicadas a la investigación en biología y revistas especializadas, por ejemplo la Revista de la Sociedad Mexicana de Historia Natural creada en 1939. los Anales del Instituto de Biología de a UNAM, que inició sus actividades en 1934, los Anales de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas en 1939 y el Boletín de la Sociedad Botánica de México en 1944. Para cada revista se consideraron tres décadas de acuerdo con la fecha de aparición, y en cada década se eligieron los primeros 30 artículos publicados durante ella y se catalogaron según la aportación que hacían al conocimiento biológico en diferentes áreas (véase Tabla 1). Para los fines de esta investigación, hemos llamado: a) inicial (las décadas ciclos treinta y de los cuarenta), b) inter media (los sesenta) y c) reciente (los ochenta). Puede observarse en la tabla 1 que casi 60% de los artículos, en promedio, en esas cuatro revistas y durante todas las décadas desde los inicios de la biología profesionalizada, son de las subáreas de flora y fauna y taxonomía. Dicha diferenciación en subáreas se realizó tomando en cuenta que los artículos de flora y fauna son descriptivos (por ejemplo Las leguminosas de la Sierra de Puebla) pero se diferencian de los artículos de taxonomía en que éstos describen taxa nuevos, además de describir la flora y fauna de cierto lugar. Estas dos categorías son muy parecidas, pero los artículos de flora y fauna son, por lo general, anteriores a aquellos en los que ya se hace una contribución taxonómica. Estos datos varían un poco a lo largo de las diferentes décadas en una revista específica. Por ejemplo, los números de los Anales de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas incluyen en su primera década una mayor diversidad de subáreas (fisiología, ecología y biogeografía) que en la década de los sesenta. La Revista de la Sociedad Mexicana de Historia Natural incluye más artículos que caen en otras categorías, es decir, artículos que no es posible incluir en las subáreas descritas, por lo que no representan líneas de investigación con tradición en México. Es interesante también mencionar que, si sumamos los porcentajes de trabajos sobre flora, fauna y taxonomía, los Anales del Instituto de Biología (69) son los que tienen más, mientras que la Revista de la Sociedad Mexicana de Historia Natural (42) es la que presenta una menor cantidad relativa. También es de interés el porcentaje de artículos que se publicaron en áreas como ecología, biología económica y biología médica (5% en cada caso) y que representan aportaciones al cono cimiento en otras áreas con perspectivas de uso en un plazo más corto.
A partir del contexto descrito anteriormente se pueden analizar los proyectos aprobados por el Conacyt en el área de biología (sensu lato, es decir que incluye la fisiología, la biología molecular, la biología celular, etc.) durante 1992 para determinar qué líneas de investigación, en general, se siguen en México y su relación con la biología evolutiva. Estos proyectos se clasificaron, en lo posible, en las mismas áreas descritas en la tabla 1, ya que algunas subáreas no están re presentadas en las publicaciones y sí en los proyectos, pues existe una proporción de proyectos cuyos resultados no son nunca publicados (véase Tabla 2).
Este panorama es diferente al de las publicaciones. Éstas son algunas de las posibles causas. Primero, muchos proyectos no generan publicaciones científicas. Segundo, no todas las áreas reciben financiamiento del Conacyt. Tercero, la comunidad que recibe financiamiento del Conacyt también incluye científicos que publican en revistas especializadas, como en las subáreas de biología molecular, bioquímica, genética y fisiología. Cuarto, existen subáreas que se han desarrollado más recientemente: tal es el caso de la ecología y la biología económica. Sólo por medio del análisis posterior de las publicaciones podremos tener un panorama más claro. Si analizamos las publicaciones de la tabla 1 sólo en la década de los ochenta, los resultados muestran que aun cuando el financiamiento de proyectos sea diferente que el universo de publicaciones, las publicaciones en la subárea no se han modificado. Veinticuatro por ciento de los artículos publicados en la década de los ochenta en las revistas de la tabla 1 fueron de la subárea de flora y fauna y 23% correspondieron a la subárea de taxonomía. El total de ambas es entones de 47%, algo menor que el total de estas subáreas (56%; Tabla 1) y del promedio de la primera década de las cuatro revistas (53%). En mi opinión, la proporción de subáreas en las que se hace investigación (y se publica) en México no ha cambiado sensiblemente en 50 años, y estas subáreas no están representadas en las tendencias de investigación actuales en otros países con una investigación biológica sólida, ni en los patrones de financiamiento nacionales. Para poner estos resultados en un contexto más general es interesante preguntarse qué sucede al analizar otras revistas. Por lo general, en biología hay revistas especializadas en cada una de las subáreas descritas (fisiología, ecología, genética, biología económica, etc.) y las ha habido ya por casi un siglo en muchos casos (desde luego hay excepciones en subáreas emergentes como la ecología y la evolución molecular). En este contexto uno esperaría que una comunidad científica como la mexicana comience con la publicación de aspectos generales y locales en revistas menos especializadas como las de la tabla 1, y que poco a poco las diferentes comunidades científicas publiquen revistas más especializadas. Esto, sin duda, ocurrió en la comunidad de fisiólogos de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del IPN, pero no con la misma intensidad en otras comunidades. Por ejemplo, en 1992, 80% de los artículos publicados por investigadores con residencia en México se publicaron en revistas editadas en nuestro país (Biological Abstracts), de manera que las publicaciones en las revistas listadas en la tabla 1, además de otras revistas de más reciente creación como Acta Botánica Mexicana y Acta Zoológica, son representativas de la producción científica de la biología en México. Por otro lado, las revistas menos especializadas (que son todas las editadas en México) en otros países han modificado mucho la composición de los artículos que publican. Por ejemplo, de los 43 artículos que el American Journal of Botany publicó en 1993, 42% fue sobre ecología y biología reproductiva, 21% sistemática y evolución, 19% estructura y desarrollo, 9% fisiología, bioquímica y biología celular, 7% paleobotánica y 2% genética. Esto no representa la frecuencia con la que se ha desarrollado la investigación en estas áreas (porque hay que tomar en cuenta las publicaciones en revistas especializadas) pero cuando una comunidad como la mexicana publica la mayor parte de sus artículos en revistas menos especializadas, la composición de las subáreas sí representa la frecuencia con la que cada una se cultiva en México. Al analizar las conclusiones descritas en los anteriores párrafos queda claro cómo la teoría de la evolución no forma ni ha formado parte de la investigación biológica mexicana durante el presente siglo. Esto significa que ni la teoría de Darwin ni las modificaciones que ha sufrido han sido, en general, incorporadas a los programas y proyectos de investigación en México.
La influencia del liderazgo académico y de los articuladores de los paradigmas científicos El régimen de la Universidad Nacional Autónoma de México, así como su tradición científica, ha permitido que el liderazgo administrativo de una dependencia (su director) sea detentado por un académico. En este contexto, es interesante analizar la figura del primer director del Instituto de Biología de la UNAM para entender algunas de las razones por las que la teoría de la evolución no formó parte de los programas de investigación del Instituto y cómo ese hecho determinó una especie de inercia académica fuera de un contexto evolutivo. El Instituto de Biología de la UNAM fue creado en 1929, el mismo año en que se obtuvo la autonomía universitaria, basado en la infraestructura de la Dirección de Flora y Fauna de la Secretaría de Agricultura. El director de aquella dependencia era el maestro Alfonso L. Herrera, farmacéutico de profesión pero con una rara virtud para entender las preguntas fundamentales de la evolución biológica. En su libro Nociones de biología (Herrera, 1992) su propuesta fundamental era: "Todos los fenómenos materiales del organismo, en el pasado y en el presente, han tenido o tienen por causa las fuerzas fisicoquímicas conocidas. La biología es la ciencia de estos fenómenos". Aún así y por razones que. supongo, eran políticas (por ejemplo, el maestro Herrera no fue nombrado miembro del El Colegio Nacional), el primer director del Instituto de Biología fue el maestro Isaac Ochoterena, quien tenía una formación como bachiller y una vocación especial para la historia natural (él fue miembro de El Colegio Nacional). Esta disyuntiva en la historia de la biología en México parece haber tenido un papel muy importante en la no utilización de la teoría de la evolución en la investigación biológica, dándole una posición preponderante a la historia natural y a la catalogación de los recursos biológicos de México. El maestro Ochoterena fue director del Instituto de Biología durante 19 años, y en 1945 dejó su puesto al doctor Roberto Llamas, quien dirigió los destinos de la biología en la UNAM durante 22 años (hasta 1967), quien tampoco dirigió la investigación hacia aspectos evolutivos, por su propia formación en bioquímica. Kim (1995) apoya la idea de que las teorías científicas son construcciones sociales. Sin duda, este principio ha desempeñado un papel central en México. El liderazgo, entonces, no es el único aspecto importante para la aceptación de una concepción científica. Según Kim, existen además los llamados "articuladores de los paradigmas". Estos articuladores son los alumnos o colegas de los líderes académicos que popularizan las ideas de los líderes. Sin ellos, dice Kim, las teorías y los enfoques de investigación no serían adoptados por las comunidades científicas. Por lo tanto, es interesante analizar quiénes podrían en la comunidad mexicana de los años treinta fungir como los articuladores de las visiones de Herrera y Ochoterena. En el caso del maestro Herrera, el artículador de su paradigma pudo haber sido el doctor Enrique Beltrán, mientras que en el caso del maestro Ochoterena los articuladores fueron, probablemente, investigadores del Instituto de Biología. Estos articuladores fueron la clave para mantener el enfoque original del maestro Ochoterena. En consecuencia, existe una investigación sobre los recursos biológicos de México desprovista de un contexto conceptual evolutivo. Esta tradición ha sido tan importante que la docencia se ha visto claramente influida por esta visión del mundo.
El papel de la docencia Es un hecho que en una comunidad académica la investigación marca los patrones de docencia. La biología mexicana es un excelente ejemplo de esta tendencia. Para mostrar este efecto analizaré el plan de estudios de la carrera de biología en la Facultad de Ciencias, UNAM. Este plan de estudios es representativo, pues por un lado se imparte en la primera escuela de biología mexicana y por otro no ha sido modificado mayormente desde hace más de 30 años. Este plan de estudios contiene materias básicas (química, física, matemáticas, método científico, fisicoquímica, geología). Éstas conforman 20% del plan de estudios con materias especializadas de biología (histología, anatomía, bioquímica, fisiología, embriología, genética, biofísica, evolución o biología molecular, ecología, biología celular) que forman casi 30% del plan, materias optativas y biologías de campo (otro 20%) y materias relacionadas con la flora y la fauna, así como con la taxonomía (25%). Esta distribución refleja muy de cerca los patrones de publicación de los investigadores mexicanos, ya que si consideramos sólo las materias obligatorias en biología y eliminamos las básicas, las metodológicas y las optativas, el porcentaje de materias relacionadas con los recursos bióticos de México forman alrededor de 40% del plan de estudios. Salta a la vista el pequeño porcentaje de materias relacionadas directamente con la teoría de la evolución, como la genética, por ejemplo. Es más, evolución es optativa. No debemos olvidar que los egresados de este plan de estudios han impartido muchos de los cursos de preparatoria y secundaria, por lo que esta visión ha caracterizado la enseñanza de la biología en nuestro país desde que se consolidó la investigación mexicana en la década de los veinte.
Perspectivas De este análisis se puede concluir que la biología mexicana debe cambiar el enfoque de sus investigaciones, pues éste representa una visión conceptualmente denudada debido a la ausencia de un enfoque comparativo-evolutivo. Sólo con la modificación de los patrones de investigación de la biología mexicana se cambiará la docencia, ya que aunque se cambien los planes y programas de estudio, los maestros están entrenados de otra manera. |
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Referencias Bibliográficas
Gillespie, J.H. 1991. The Causes of Molecular Evolution. Oxford Series in Ecology and Evolution, Oxford Universiry Press.
Gould, S.J. y N. Eldredge. 1977. Punctuated equilibria: the lempo and mode of evolution reconsidered. Paleobiology: 3:1151-51. Herrera, A.L. 1992. Nociones de biología. Reedición de la versión original de 1904, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Pue. Kim, K-M. 1995. Explaining Scientific Consensus: The Case of Mendelian Genetics. The Guilford Press, Nueva York. Kimura, M. 1983. The Neutral Theory of Molecular Evolution. Cambridge Universiry Press, Cambridge. Mayr. E. 1991. One Long Argument. Harvard Universiry Press, Harvard. Provine. W. 1971. Origin of Theoretical Population Genetics. University of Chicago Press, Chicago. Provine, W. 1988. Sewall Wright and Evolutionary Biology. The University of Chicago Press. Chicago. Simpson, G.G. 1944. Tempo and Mode in Evolution. Columbia University Press, Nueva York. |
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Daniel Piñero
Centro de Ecología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Piñero, Daniel. 1996. La teoría de la evolución en la biología mexicana: una hipótesis nula. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 4-8. [En línea].
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