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El origen de la endotermia en vertebrados
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| Héctor R. Eliosa León y Adriana Berenice Silva Gómez | |||||||||
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En la historia evolutiva de los vertebrados se destacan tres
características que han sido decisivas en el éxito que ciertas clases de este grupo de animales han alcanzado. En orden de importancia, estas características son: las mandíbulas, el huevo amniota y la endotermia. Las primeras permitieron cambiar el modo de alimentación de los organismos, pasando de la filtración a la ingestión, lo que permitió diversificar así su dieta. La segunda característica facilitó la independencia de los vertebrados del ambiente acuático, lo que favoreció la ampliación de su distribución geográfica.
En cuanto a la endotermia, podemos comenzar diciendo que es la característica fisiológica que tienen los organismos de generar calor corporal a partir de su propio metabolismo y con ello mantener su temperatura en rangos muy estrechos, evitando fluctuaciones drásticas en la temperatura corporal a pesar de que haya cambios importantes en la temperatura ambiental. Los vertebrados que poseen este atributo son las aves y los mamíferos. Los peces, los anfibios y los reptiles, por carecer de esta característica, se denominan ectotermos.
Las ventajas que la endotermia ofrece son las siguientes: 1) una amplia distribución geográfica, pues la distribución latitudinal de los endotermos respecto de los ectodermos es mayor. Los endotermos pueden vivir exitosamente, por ejemplo, en los círculos polares ártico y antártico, donde la temperatura ambiental es extremadamente fría y muy inferior a la temperatura corporal de ellos; 2) una mayor actividad física, ya que debido a que los endotermos poseen tasas metabólicas altas y una temperatura elevada, pueden resistir largos periodos de intensa actividad, sobre todo en climas fríos, lo que les permite explotar recursos alimenticios o evadir posibles depredadores; 3) una gestación térmicamente estable, pues aun cuando hasta el momento no se ha subrayado la relación de la endotermia con el desarrollo embrionario en aves y mamíferos, el empollamiento en las primeras y el viviparismo en los segundos aseguran un ambiente térmicamente estable para el desarrollo de los embriones; 4) una actividad nocturna que no depende de la radiación solar; y 5) una catálisis enzimática constante que promueve una eficiente digestión y asimilación de los alimentos.
No obstante, los costos metabólicos de la endotermia son muy grandes debido a que: 1) para mantener la temperatura corporal estable a partir del metabolismo es necesario un alto gasto de energía, por tal razón los animales endotermos están obligados a consumir grandes cantidades de alimento; 2) la elevada actividad respiratoria de los endotermos produce una importante pérdida de agua; en climas cálidos y secos, estos animales pueden agotar sus reservas hídricas; 3) los endotermos, en general, tienen tamaños corporales mayores a los ectotermos para evitar problemas con la relación superficie/volumen, debido a que un animal pequeño pierde calor más rápidamente que uno grande; y 4) el mantenimiento de la endotermia obliga a aves y mamíferos a destinar una cantidad baja de energía para actividades reproductivas, y por tanto generan pocas crías por temporada reproductora.
Sin embargo, el balance entre los costos y beneficios muestra que la endotermia ofrece mayores ventajas y por ello desde que surgió se ha mantenido como una característica importante de los vertebrados. La pregunta que surge es: ¿cómo se originó la endotermia?
Abordar el origen de un grupo biológico o una característica distintiva de éste no es fácil. A menudo hay una gran probabilidad de cometer errores y caer en la especulación. Por ser una característica fisiológica, la endotermia no es susceptible a la fosilización. Sin embargo, hay evidencias indirectas que nos pueden ayudar a entender la aparición de la endotermia, ya que produjo cambios mayores en la anatomía, fisiología, conducta y ecología de los organismos; es en estos aspectos donde se debe buscar la evidencia que nos brinde la respuesta a la pregunta planteada. Por otra parte, comprender los procesos selectivos que actuaron en el surgimiento de esta característica a partir de ancestros ectotermos es arriesgado y controvertido; los investigadores han cambiado su perspectiva en cuanto al origen de la endotermia tomando como base los nuevos hallazgos del registro fósil y los avances de la tecnología.
La evolución de los vertebrados nos indica que las aves y los mamíferos tienen distinto origen filogenético, las primeras surgen a partir de los Manirraptora, grupo perteneciente a los dinosaurios saurisquios, mientras los segundos tienen como ancestros a los cinodontos del orden Terapsida. No obstante, la endotermia asociada con estos grupos tiene los mismos principios fisiológicos, por lo que resulta un carácter claramente convergente (homoplásico). Ante tal situación es importante considerar que la endotermia tuvo que evolucionar a partir de un mecanismo similar en los dos grupos, como una respuesta a presiones selectivas.
Una prueba contundente de esta convergencia se observa en la similitud de la evolución respiratoria, particularmente en la existencia de huesos turbinales que son distintivos de los endotermos, y que son considerados como la mejor evidencia anatómica de endotermia en terápsidos. Estas estructuras permiten una reducción en la pérdida de agua y la regulación de la temperatura del aire en las fosas nasales. También se ha reconocido como evidencia de endotermia en el registro fósil la presencia de estructuras “fibrolamelares” en los huesos, ya que en los ectotermos se desarrollan huesos con una “zona lamelar” por estar pobremente vascularizados, por lo cual se considera válida esta extrapolación. Otra característica común que se presenta en los endotermos es el corazón con cuatro cámaras que, junto con el sistema pulmonar, permitió incrementar la eficiencia del intercambio gaseoso en mamíferos y aves.
Tres hipótesis
Hasta el momento se han propuesto varias hipótesis para explicar el surgimiento de la endotermia, las cuales hacen referencia a diferentes presiones selectivas. Aquí sólo se revisarán tres de ellas: a) la expansión térmica del nicho; b) la capacidad de mantener un ejercicio vigoroso; y c) el ser consecuencia del desarrollo de cuidado parental.
La expansión térmica del nicho
La producción de calor a partir de las membranas de los órganos viscerales durante la digestión de los alimentos hace que se eleve ligeramente la temperatura corporal, más allá de la correspondiente al estado de reposo. Esta condición pudo favorecer las actividades de los ancestros de las aves y los mamíferos, al mantenerse la producción de calor por encima de la del estado de reposo.
El mantenimiento vigoroso de ejercicio
El calor producido por los organismos a partir de las contracciones musculares en diversas partes del cuerpo como consecuencia de mantener un ejercicio sostenido durante actividades de búsqueda de alimento y la huida de sus depredadores se halla al origen de la endotermia según esta hipótesis. Una mayor actividad desarrollada por aquellos vertebrados pertenecientes a las líneas filéticas ancestrales de las aves y los mamíferos provocó un incremento en la tasa de aerobiosis, por lo que los sistemas cardiovascular y respiratorio se hicieron más complejos. Quizá los mayores ajustes en el desarrollo de la endotermia ocurrieron a nivel subcelular, ya que los endotermos tienen una mayor superficie mitocondrial que los ectotermos, incluso en tejidos que participan en la regulación de la temperatura corporal.
Ruben señala que los terápsidos (ancestros de los mamíferos, y muchos de ellos depredadores activos) incrementaron su capacidad aeróbica, por lo que tuvieron beneficios importantes en la persecución de presas, la evasión de sus depredadores, la realización de un buen cortejo y la conservación y el incremento de su territorio. Así, la selección natural favoreció un incremento en la capacidad aeróbica que eventualmente resultó en una termogénesis suficiente para mantener una termorregulación endógena aun en estado de reposo. Probablemente la expansión de los niveles de actividad sostenidos aeróbicamente, combinados con las tasas metabólicas de actividad y descanso, condujeron a una elevada tasa de consumo de oxígeno en descanso, hasta alcanzar una endotermia y una homeotermia. Tal vez el último paso a la endotermia fue el desarrollo de plumas y pelos, respectivamente. Bennett y Ruben señalan que, por un proceso similar al de los mamíferos, se originó la endotermia en aves y quizá en los mismos dinosaurios.
El desarrollo de cuidados paternos
Esta hipótesis plantea que para asegurar la supervivencia de la descendencia en ciertos grupos de vertebrados se generaron mecanismos similares que conducen a mejores condiciones para el desarrollo de las crías, iniciándose los cuidados de la prole desde la gestación y propiciando el medio más favorable para su desarrollo. Una de esas condiciones es la de brindar a los huevos o los embriones en desarrollo una temperatura constante y superior a la del ambiente, pero que no exceda los límites tolerables de la especie. Asimismo, las estrategias para la construcción y el mantenimiento de un ambiente con temperatura agradable que favorezca el desarrollo embrionario y postnatal de un organismo incluyen la creación de nidos y conductas tales como el agrupamiento, lo que evita la pérdida de calor. De tal modo que el cuidado parental aparece no solamente como la forma de preservar la especie, sino como la de crear organismos más eficientes en su relación con los diferentes ambientes; es así como surge la endotermia.
Tomando en cuenta que el cuidado parental y la conducta reproductiva son básicamente regulados por el eje hipotálamohipófisis, al evolucionar estas estructuras se tiene como consecuencia la aparición de caracteres reforzadores de la endotermia.
Fisiología de la endotermia
La temperatura es una de las variables que afectan de manera importante a los procesos biológicos de un individuo, por lo que existen mecanismos conductuales y autonómicos que, inmediatamente después de que haya variaciones en la temperatura ambiental o corporal —las cuales son detectadas por los receptores especializados, denominados termorreceptores—, se ponen en marcha para generar una termorregulación; son cambios fisiológicos y conductuales que le permitan al organismo sobrevivir. Dichos termorreceptores con actividad ionotrópica son denominados trp (por sus siglas en inglés Transient Receptor Potencial) y son clasificados en los que detectan frío y calor.
Aunque falta mucho por conocer sobre los núcleos y las estructuras neuronales que participan en el flujo de información que hace posible tener una adecuada respuesta de termorregulación, se ha propuesto la existencia de un circuito neuronal (figura 1). Éste parte de los termorreceptores que detectan una disminución o un incremento en la temperatura, reconocida como una sensación de frío o de calor respectivamente, la cual provoca su activación y el flujo de información hacia la médula espinal. De allí va al hipotálamo, considerado como la estructura que posee neuronas termosensibles al frío y el calor —aunque hasta el momento sólo se reconoce su área preóptica (poa) como la única región con neuronas de este tipo—, de donde fluye hacia el tálamo, y de ahí a la corteza somatosensorial. El hipotálamo recibe nuevamente la información, pero por la vía descendente de la corteza somatosensorial, y a través de la médula oblongata y la espinal, la información se distribuye hacia los diferentes órganos efectores para que se produzca la termorregulación necesaria, esto es, para que se activen los mecanismos de vasodilatación, jadeo y ventilación que generan la pérdida o disipación de calor, así como los de vasoconstricción, piloerección y escalofríos que conservan el calor en el organismo.
Además de estos mecanismos, existe una serie de medidas conductuales que se adoptan para termorregular. En un ambiente frío, por ejemplo, se presenta: 1) un amontonamiento o enroscamiento de los organismos para exponer sólo una pequeña superficie de piel a la temperatura ambiental; y 2) un incremento en la actividad física para mantener la temperatura corporal óptima.
Asimismo se presentan procesos autonómicos para la termogénesis y la conservación de calor, como el metabolismo mitocondrial, en el cual: 1) a partir de escalofríos, reflejos de alta frecuencia que consisten en contracciones oscilatorias del músculo esquelético, se produce atp, el cual provee la energía necesaria para la contracción con un escaso trabajo físico pero eficiente ganancia de calor; 2) sin escalofríos, lo que hace que la oxidación del tejido graso pardo, que contiene un elevado número de mitocondrias, genere una gran cantidad de calor; 3) por vasoconstricción, con lo cual se limita la cantidad de sangre que fluye por los vasos sanguíneos y que se expone a la pérdida de calor por conducción; y 4) por medio de la liberación de hormonas en la hipófisis se controla la conductancia térmica.
Otros son los mecanismos para promover la pérdida de calor o termorregulación autonómica en un ambiente cálido: 1) la evaporación, cuya importancia es muy grande entre los humanos, ya que, por carecer de pelo o plumas, la cantidad de agua que absorbe el calor del cuerpo es elevada y por tanto el mecanismo se torna muy eficiente; 2) el jadeo y la secreción salival, que producen un incremento en la temperatura y el animal pierde entonces calor por ventilación; 3) la piloerección, que promueve el aislamiento de la piel para evitar la pérdida de calor por convección principalmente; y 4) la vasodilatación de las arterias, que permite el intercambio de calor a través de la superficie cutánea.
Una posible ruta evolutiva
En la naturaleza, los organismos presentan un gradiente de heterogeneidad térmica entre dos extremos: aquellos que, a pesar de los cambios en la temperatura ambiental, mantienen su temperatura corporal casi constante (rangos estrechos), denominados estenotermos, y los que toleran rangos más amplios de variación térmica, denominados euritermos. Esta situación probablemente ha prevalecido desde el Triásico, es decir, entre los cinodontos ectotermos ya había organismos con claras tendencias a la estenotermia y otros a la euritermia; los primeros muy sensibles a cambios de temperatura y los segundos insensibles. De igual forma, entre los saurisquios ectotermos se habría desarrollado el mismo gradiente térmico.
Por otra parte, se sabe que muchos ectotermos modifican su sensibilidad térmica a lo largo de su vida, por lo que no sería raro que los ancestros de aves y mamíferos tuvieran el mismo comportamiento. En estos organismos, la elección de un estado sobre el otro habría sido determinada por el balance entre costo y beneficio de acuerdo con el gradiente ambiental. Por tal razón, en esos vertebrados mesozoicos la temperatura de su cuerpo se mantenía por encima de la ambiental cuando realizaban sus actividades, como actualmente ocurre en muchas lagartijas diurnas. El mecanismo responsable de controlar esta función fue favorecido por la selección natural debido a que, en sincronía con otras actividades, se incrementó la adecuación de los linajes que lo desarrollaron. De este modo, el incipiente aumento en la producción de calor corporal coincidió con el desarrollo de los cuidados parentales, el cual involucra atención desde el periodo prenatal hasta el postnatal, cuando se debe brindar protección y alimento a las crías. Durante el periodo prenatal, además de proporcionar protección a los huevos, también se les daba calor para asegurar condiciones óptimas para la gestación de los embriones. Quizá existían mecanismos similares a los que se observan en algunos ectotermos actuales, como las serpientes pitón durante la época reproductiva, en la que elevan su temperatura corporal para calentar los huevos y proporcionar un ambiente térmico sin variación.
De esta manera seguramente se inició la termogénesis en los vertebrados. Ese primer paso hacia el desarrollo de la endotermia se complementó con diversos cambios fisiológicos interrelacionados, lo cual sugiere una mayor complejidad del hipotálamo, el sistema hormonal y la conducta. El cuidado de los progenitores a su descendencia no se limitaba únicamente a la etapa prenatal, sino que una vez que la prole nacía, los padres les proporcionaban alimento, para lo cual mantenían una actividad sostenida en busca de comida. Una mayor actividad estuvo asociada a un incremento de aerobiosis, lo cual quedó evidenciado en la presencia de huesos turbinales en los cinodontos y manirraptores, ancestros de los mamíferos y de las aves, respectivamente.
Para alcanzar una mejora considerable, el siguiente cambio inmediato fue tal vez una mayor eficiencia en el funcionamiento de los pulmones, el corazón y el sistema circulatorio para incrementar la cantidad de oxígeno y su distribución a los tejidos. De manera complementaria habría ocurrido un cambio en la posición de las extremidades y, particularmente en algunos terápsidos con posición erecta o semierecta —que requiere un mayor tono muscular y como consecuencia mayores tasas metabólicas—, esta característica recién adquirida fue favorecida por la selección natural debido a la competencia por recursos y forrajeo, o la huida de sus depredadores. Aunado a esto, se pudo haber producido un incremento en la densidad de las mitocondrias en las células viscerales, con lo que se habría reforzado la incipiente endotermia, lográndose así un incremento en la catálisis enzimática y el incremento en el calor corporal. Todas esas funciones quedaron bajo el control del sistema nervioso central y periférico que coordina la actividad locomotora.
Es posible que la disminución en el potencial reproductivo provocara la expresión del cuidado parental y que los cambios fisiológicos provocados por el hipotálamo, las hormonas que regula y la encefalización promovieran el establecimiento de la endotermia como condición fisiológica favorable. De esta manera los progenitores estarían en condiciones de incrementar la probabilidad de supervivencia de las crías, ya que tal estrategia es favorable desde el punto de vista de la selección natural. Los cuidados parentales resultaron por lo tanto en innovaciones clave en el desarrollo de la endotermia.
Otras características estrechamente relacionadas con la endotermia son las estructuras que permiten el aislamiento térmico. En el caso de las plumas se ha realizado un replanteamiento sobre su origen y función inicial, el vuelo, ya que el material fósil encontrado en la provincia de Liaoning en China septentrional ha revelado la existencia de dinosaurios terópodos cusoriales emplumados como Sinosauropteryx, Caudipteryx, Protarchaeopteryx, Beipiosaurus y Sinorthosaurus, que preceden a Archaeopteryx (el ave más antigua que se conoce), y que no vuelan. Actualmente se ha propuesto el aislamiento térmico como la función inicial de las plumas; adicionalmente se plantea que, por su forma, tamaño y color, éstas pudieron desempeñar un importante papel en el cortejo, la actividad reproductiva de los dinosaurios y, posteriormente, en el incubamiento de los huevos por una conducta de anidación parecida a la de las aves modernas. Con relación al origen del pelo, se ha indicado que los terápsidos del Triásico temprano ya poseían pelaje, pues en cráneos fósiles de este grupo se observan depresiones infraorbitales, lo cual se ha interpretado como la presencia de vibrisas (cuya función es sensitiva) y de pelaje en el cuerpo. Sin embargo, Ruben y Jones sugieren que la aparición del pelaje no ocurrió antes de alcanzar la condición mamaliana en el Triásico superior.
Consideraciones finales
La propuesta aquí expuesta acerca del origen de la endotermia conjunta diversas hipótesis previas que se consideraban excluyentes y que, en nuestra opinión, se trata de diferentes etapas que se pueden relacionar entre sí, ya que están correlacionadas funcionalmente de manera estrecha y además se complementan.
Esto coincide con la propuesta de Kemp y su modelo de correlación progresiva, en el que plantea que pequeños cambios de estructura y función pueden desencadenar otros cambios en cascada que permiten ajustarse de manera rápida al efecto de la modificación inicial; es decir, caracteres complejos como la endotermia han surgido a partir de un pequeño cambio inicial y posteriormente se desarrollarían otros independientemente pero con un mismo fin, ajustándose de tal modo que permitieron hacer más eficiente la endotermia.
Una ventaja de este modelo es que cualquiera de los cambios mencionados en los párrafos anteriores pudo haber desencadenado el surgimiento de la endotermia y, por lo tanto, queda claro que no existió una causa selectiva única o prioritaria.
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Referencias bibliográficas
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Bennett, A. F. y J. A. Ruben. 1979. “Endothermy and activity in vertebrates”, en Science, núm. 206, pp. 649-654.
Bennett, A. F. y J. A. Ruben. 1986. “The metabolic and thermoregulatory status of the Therapsids”, en The ecology and biology of mammallike reptiles, N. Hutton III, P. D. Mac Lean, J. J. Roth y E. C. Roth (eds.), Smithsonian Inst. Washington, D.C.
Farmer, C. G. 2000. “Parental care: The key to understanding endothermy and other convergent features in birds and mammals”, en Amer. Natur., núm. 155, pp. 326-334.
Kemp, T. S. 2006. “The origin of mammalian endothermy: a paradigma for the evolution of complex biological structure”, en Zool. J. Linn. Soc., núm. 147, pp. 473-488.
Morrison, S. F., K. Nakamura y C. J. Madden. 2008. “Central control of thermogenesis in mammals”, en Exp. Physiol., núm. 93, pp. 773-797.
Ruben, J. 1996. “Evolution of endothermy in mammals, birds and their ancestors”, en Animals and temperature, I. Johnston y A. F. Bennett (eds.), Cambridge University Press, Londres.
Sumida, S. S. y C. A. Brochu. 2000. “Phylogenetic context for the origin of feathers”, en Amer. Zool., núm. 40, pp. 486-503.
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Héctor R. Eliosa León
Escuela de Biología,
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Obtuvo la licenciatura en biología y la maestría en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Desde 1991 es profesor de la Escuela de Biología de la BUAP.
Adriana Berenice Silva Gómez
Escuela de Biología,
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Es egresada de la Escuela de Biología de la BUAP, maestra en Ciencias Fisiológicas por el Instituto de Fisiología de la BUAP y doctora en Investigación en Medicina por la Escuela Superior de Medicina del IPN. Desde 1999 es profesora de la Escuela de Biología de la BUAP.
como citar este artículo →
Eliosa León, Héctor R. y Silva Gómez, Adriana Berenice. (2011). El origen de la endotermia en los vertebrados. Ciencias 102, abril-junio, 28-36. [En línea]
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Darwin, el darwinismo y el neodarwinismo:
la metáfora de la supervivencia de los más aptos
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| Tania Romo González | |||||||||
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A más de 150 años de la aparición de la primera edición de
El origen de las especies, el libro por el que más se recuerda a Darwin, en la mayoría de los textos sobre biología, evolución, y aun en las ciencias sociales, se sigue las analogías entre Darwin, darwinismo y neodarwinismo como si el mismo Darwin hubiera sido el padre de todo el entramado reduccionista al que han llevado sus conceptos de selección, variación y lucha por la vida. Es decir, se ve en Darwin no sólo al padre de la evolución por haber creado los fundamentos de la actual teoría sintética de la evolución, sino también al fundador de las superestructuras que han sido elaboradas progresivamente a partir de la genética (mendeliana, poblacional, molecular), la bioquímica, la embriología, la sistemática, la ecología y la paleontología. No sólo eso: también se ve en Darwin al inspirador de las teorías modernas de la desigualdad, al mentor de la eugenesia en sus versiones más duras, al teórico de la eliminación de los débiles, al gran legitimador naturalista del expansionismo occidental y, especialmente, del imperialismo victoriano; al ideólogo fundador del “racismo científico”, al padre del “darwinismo social” y de casi toda la sociobiología evolucionista y, por último, al justificador oficial del triunfalismo egoísta de los poseedores.
Sin embargo, semejantes alegatos no sólo son erróneos, sino que se oponen a la más documentada verdad historiográfica y a la lógica de la teoría de la descendencia que el mismo Darwin aplicara en el campo de la antropología. Por lo anterior, se vio en él, simultáneamente y sin preocupación por las incompatibilidades, a Herbert Spencer, Francis Galton, Cecil Rhodes, Arthur de Gobineau y Thomas R. Malthus.
Un ejemplo claro de ello es el hecho de que Darwin reconoció la selección natural como un agente que influye en la generación de un ser vivo a lo largo del tiempo, pero no como el único factor importante. De hecho, en algún momento Darwin concordaba mucho con la idea de Jean Baptiste Lamarck de que algunas características adquiridas por los organismos podrían ser heredadas a su descendencia. Dicha herencia, apunta el ya mencionado naturalista inglés, puede acelerar el proceso evolutivo. De estas premisas, Darwin propone su teoría de los caracteres adquiridos por uso y desuso.
En esta teoría, también llamada pangénesis, Darwin apunta que cada órgano del cuerpo emite unas partículas microscópicas llamadas “gémulas”, las cuales pueden pasar a través de la membrana celular e ir de una célula a otra, de un tejido a otro o de un órgano a otro, hasta llegar a los órganos reproductores de los seres vivos y de ahí ser transmitidas o heredadas a su descendencia. Como el proceso de difusión de las gémulas es constante durante la vida de los organismos, esto implicaría que algún cambio en un órgano o en algún otro constituyente de un ser vivo sería trasmitido a su descendencia por medio de dichas partículas. De esta forma se explicaría la transmisión de caracteres adquiridos y se podría justificar hasta cierto punto la existencia de aparentes saltos evolutivos, ya que se debe recordar que Darwin pregonaba que “la naturaleza no da saltos”.
Quizás el error de Darwin fue utilizar algunas partes de las ideas de todos estos teóricos, aunque no compartiera en su totalidad tal forma de percibir la realidad. Por ejemplo, los temas que Malthus trataba en su libro integraban discusiones políticas de las que Darwin era consciente; sin embargo, él nunca se interesó realmente en la política de la propuesta de Malthus. También es cierto que la brecha principal para la teoría de la evolución de Darwin se dio cuando releía el ensayo de Malthus en el Beagle. No obstante, aunque compartía con los textos de Malthus la idea de que la sobrepoblación lleva a un conflicto en la especie por la sobrevivencia, al mismo tiempo se oponía a las implicaciones sociales de la sobrepoblación, teórica y personalmente.
Lo anterior se revela en que, mientras Malthus sugirió remedios y control de la natalidad, Darwin veía éstos como una intervención en los principios de la selección natural por medio de la competencia y la supervivencia del más apto. Al mismo tiempo, en su vida personal, se casó con su prima Emma en 1839, algo que ahora parece cercano al incesto, con quien tuvo diez hijos, lo que iba en contra de los medios de control natal que el mismo Malthus defendía.
No obstante, Darwin proponía que una alta proporción reproductiva aseguraba la competencia y por tanto era una ventaja para la especie. Es decir, desde una perspectiva evolutiva, la escasez de recursos mantiene la presión selectiva alta, aun en los seres humanos: “como cualquier otro animal —escribió—, el hombre ha alcanzado su actual posición evidentemente por medio de una intensa lucha por la supervivencia gracias a las altas tasas de natalidad. Y si pretende seguir avanzando, debe continuar luchando por sobrevivir. Por lo tanto, aunque la alta proporción de nacimientos cause padecimientos inevitables, no debe ser reducida por ningún motivo”. También profundiza, en referencia a Malthus, sobre el poder reproductivo entre razas “bárbaras” y razas “civilizadas”. Emplea la analogía de las plantas y animales domesticados que aumentan sus tasas reproductivas cuando son llevados a suelos más ricos o tienen acceso a comida regularmente: “podemos esperar que el hombre civilizado, que en un sentido está altamente domesticado, sea en tal caso más prolífico que el hombre salvaje”.
Asimismo, sus principios en contra de las implicaciones sociales de la teoría de Malthus se ven más claramente en una de sus conclusiones: “no se puede vivir esta vida solitaria, con una vejez renqueante, sin amistad, ni calor, ni hijos, ni quien te mire a la cara ya con arrugas. No importa, confíate a la suerte, mantente bien atento. Hay muchos esclavos felices”.
A pesar de estas sustanciales diferencias entre Malthus y Darwin, y de que este último estuviera a favor de ambas selecciones (individual y de grupo), la mayoría de los biólogos evolutivos no sólo vota claramente por la selección individual como principio importante en la naturaleza, sino que postulan a Darwin como su creador. A su vez, la extrapolación de este principio a los seres humanos podría significar que estamos destinados al egoísmo y a todos los problemas que se derivan de ello, dentro de los cuales el más serio en la actualidad es la sobreexplotación de los recursos naturales. El fondo de la tragedia de esta discusión es que los organismos —incluyendo al hombre— somos egoístas y por ello no reducimos nuestros intereses a un fin común. Cualquier sacrificio personal implicará normalmente costos altos (y una desventaja competitiva), y no contribuye a mejorar la situación de la población o la comunidad entera: “¿por qué yo, por qué no los otros?”. Así, el enfoque de Malthus en cuanto al individualismo que compartía con Smith y sus ideas de mercado se traslada a la teoría evolutiva de Darwin y posteriormente al darwinismo y neodarwinismo, en donde los genes egoístas son los responsables de la evolución.
De aquí a la eugenesia hay sólo un paso, y aunque Francis Galton, primo de Darwin, es conocido en la historia como su fundador, Darwin no comulgaba con las ideas de su primo. Sin embargo, Galton tuvo la misma inspiración que su primo y quizás de ahí se deriva la confusión, así como de que Galton se sirviera de algunos principios de Darwin para formular sus ideas: “con el fin de cultivar los caracteres más nobles del hombre y mejorar la raza humana per se, era necesario controlar la reproducción entre la gente inferior, portadores de caracteres hereditarios nocivos”; en la actual terminología, malos genes.
Toda esta extraordinaria confusión que durante tanto tiempo ha ocultado una correcta interpretación de Darwin puede vincularse, en primer lugar, con la pantalla levantada ante el darwinismo por el “evolucionismo filosófico” de Spencer. Este sistema de pensamiento, que brindó un marco ideológico integral al ultraliberalismo radical de la industria victoriana, ya estaba establecido en sus puntos esenciales cuando emergió la teoría darwiniana en la Inglaterra de 1860, en un contexto saturado de luchas ideológicas.
Spencer fue influido inicialmente por la ley del desarrollo enunciada por Karl Ernst von Baer en el campo de la embriología. Preocupado por dar a esa “ley” una formulación con mayor grado de generalidad, expresó su propia “ley de la evolución” en 1860 en el “Prospectus” de sus Primeros Principios, que aparecieron en 1862. La “ley de evolución” define el pasaje desde estados indefinidos, incoherentes y homogéneos, a estados definidos, coherentes y heterogéneos, a través de un proceso de integración y de diferenciación (un proceso que se corresponde con el aumento en la complejidad que lleva a los extremos perfeccionamientos organizativos de los cuerpos vivos, los seres humanos y las sociedades). La “ley” así enunciada se aplicará a todas las categorías de fenómenos, todos los dominios del saber y a la misma teoría del conocimiento.
En este sentido, la “adaptación” (pensada por Spencer) es la regla de supervivencia en el seno de una competencia interindividual generalizada: los menos adaptados deben ser eliminados sin miramientos. Así, Spencer se opondrá a cualquier medida en ayuda de los más desfavorecidos y a todo tipo de leyes asistenciales. Su preocupación era, más que aplicarla al dominio en el que legítimamente debía usarse (la evolución de los organismos), hacerlo en el universo en el cual explícitamente Darwin se rehusó (la marcha de las sociedades humanas). Por lo que Darwin aceptó (aun cuando no lo apreciaba mucho, tal como lo expresa en su Autobiografía de 1876), una lejana convivencia y una importación terminológica (metáfora): la “supervivencia de los más aptos” de Spencer, lo cual probablemente ha tenido más efectos negativos a largo plazo que ventajas momentáneas.
Ocurre así la cristalización de una metáfora en una teoría científica, aun cuando el mismo Darwin lo reconoce: “uso esta expresión en un sentido amplio y metafórico, que incluye la dependencia de un ser respecto de otro y —lo que es más importante—, incluye no sólo la vida del individuo, sino también el éxito al dejar descendencia. Dos cánidos en tiempo de hambre luchan entre sí para comer y vivir, pero de una planta en la orilla del desierto se dice que lucha por la vida contra la sequedad, aunque más propio sería decir que depende de la humedad. De una planta que produce un millar de las que, por término medio, sólo una llega a completo desarrollo, puede decirse con más exactitud que lucha con las plantas de la misma clase o de otra que ya cubría el suelo. El muérdago depende del manzano y de otros árboles, mas sólo en un sentido muy amplio puede afirmarse que lucha con estos árboles, pues si sobre uno de éstos crecen demasiados parásitos, el árbol se extenúa y muere; pero de varias plantitas de muérdago que crecen muy juntas en el mismo árbol puede decirse con más exactitud que luchan mutuamente. Como el muérdago es diseminado por los pájaros, su existencia depende de ellos y, cabe decir, metafóricamente, que lucha con otras plantas frutales, tentando a los pájaros a tragar y diseminar de este modo sus semillas. En estos varios sentidos, que pasan insensiblemente de uno a otro, empleo por razón de conveniencia la expresión general de lucha por la existencia”.
Evidentemente, en el medio político y cultural de la clase intelectual victoriana se instauró la confusión (a costa de la claridad) por el uso relativamente indiferenciado de términos poco definidos para el público, pero con cargas semánticas y connotaciones profundamente diferentes. Tal como lo expresan Massen y Weingart: “la teoría darwinista de la lucha por la existencia es simplemente la transferencia de la teoría hobbesiana del omnium del bellum contra omnes (la guerra de todos contra todos), la teoría económica burguesa de competencia, así como la teoría demográfica de Malthus de la sociedad en la naturaleza orgánica. Después de lograr este truco es fácil transferir estas teorías de la historia natural a la historia de la sociedad y decir que ha sido probada esta tesis como ley natural eterna de la sociedad”. Por lo tanto, una metáfora puede ser tomada como representación de una teoría probada, una ley natural eterna, y no sólo como analogía ilustrativa que se puede sustituir fácilmente por otra. De hecho, la metáfora puede ser mal empleada o abusada, esto es, se le puede dar otro significado en el nuevo contexto o un significado normativo. En estos casos, las ideologías o visiones enteras del mundo se elevan al nivel de la confianza científica. Además, en algunos casos estos conceptos representan una teoría autónoma y se convierten en una opinión coherente del mundo.
Éste es el caso de la “lucha por la existencia” (struggle for life) que no sólo se ha identificado como la base del darwinismo social, sino que al traducirse al alemán, kampf ums dasein, se considera responsable de la aparición del nazismo. Según Massen y Weingart, la traducción de la palabra struggle tiene diversas interpretaciones como conflicto, movimiento violento, resistencia, esfuerzo, trabajo, entre otras, y en alemán se cristaliza en kampf: lucha, al mismo tiempo que life se cristaliza en dasein: existencia. Por eso, la expresión struggle for life de Darwin fue traducida como kampf uns dasein (lucha por la existencia). Sin embargo, ésta pudo traducirse como kampf ums leben (lucha por la vida) que abarcaría fácilmente los dos significados que Darwin tenía en mente: la lucha por la supervivencia de una especie en cierto ambiente con otra especie bajo condiciones particulares, así como la lucha individualista entre los miembros de la misma especie. Kampf ums leben, o tal vez el más apropiado kampf ums überleben, sugerían el struggle inconsciente por la supervivencia en el ambiente natural, mientras que kampf ums dasein asumía la connotación de una conciencia individual y, en última instancia, de un conflicto mortal.
Esta última asociación ha tenido probablemente profundas repercusiones en la recepción del pensamiento biológico después de la Segunda Guerra Mundial, en la relación entre las ciencias biológicas y sociales, así como en la forma de contar la historia del ascenso de los nazis al poder.
La evolución spenceriana (noción filosófica) vs. la descendencia darwiniana (concepto naturalista), esto es, el triunfo o la supervivencia de los más aptos —que rápidamente se transformará por las nociones de uso esencialmente sociológico en Spencer en los “mejores”, los más “meritorios” o los más “fuertes”— vs. la selección de variaciones orgánicas e instintivas ventajosas. Este último concepto que, en cuanto a lo instintivo, en 1871 culminará en las posiciones antropológicas de Darwin (éticas, sociológicas y políticas), diametralmente opuestas a las del portavoz del integrismo liberal.
Darwin no elaboró un dogma intocable, un darwinismo que debe repetirse por generaciones, sino que formuló las bases de un programa de investigación que, por enriquecimientos sucesivos, deviene un instrumento de trabajo cada vez más efectivo.
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Referencias bibliográficas
Darwin, C. 1871. “Pangenesis, a card”, en Nature, núm. 3, pp. 502-503.
_____. 1879. Autobiografía. Alianza Cien, Madrid, 1993.
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Tort, P. 1996. Para leer a Darwin. Alianza Editorial, Madrid.
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Tania Romo González
Instituto de Investigaciones Biológicas,
Universidad Veracruzana.
Es química farmacéutica bióloga por la Universidad Veracruzana, y tiene un doctorado en Investigación Biomédica Básica por el Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM. Actualmente trabaja como investigadora en el Instituto de Investigaciones Biológicas de la Universidad Veracruzana.
como citar este artículo →
Romo González, Tania. (2011). Darwin, el darwinismo y el neodarwinismo: la metáfora de la "supervivencia de los más aptos o la lucha por la vida". Ciencias 102, abril-junio, 16-22. [En línea]
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Bichos vemos, relaciones no sabemos:
diversidad e importancia de las interacciones bióticas
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| Karina Boege y Ek del Val | |||||||||
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Las interacciones bióticas son aquellas relaciones que se
establecen entre dos o más organismos. Como resultado de éstas, los individuos pueden verse beneficiados, perjudicados o no ser afectados, dependiendo del contexto en el que ocurran. En general, la mayoría de las interacciones que mantienen las especies se originan a partir de su necesidad de obtener los recursos necesarios para sobrevivir (agua, nutrimentos o luz, en el caso de las plantas). Esto es, los organismos de una especie son el alimento de individuos de otra especie. En el caso particular de la interacción conocida como competencia, lo que ocurre es que la presencia simultánea de dos especies limita la cantidad de recursos disponible para los individuos de ambas especies. Resulta fascinante, sin embargo, encontrar las variantes de interacciones bióticas en las que estas relaciones antagónicas han derivado en relaciones positivas que no necesariamente tienen que ver con la alimentación. Por ejemplo, la depredación de frutos ha derivado en sistemas eficientes de dispersión de semillas, y la depredación de óvulos o polen han dado origen a interesantes sistemas de polinización.
Blanco y negro o ¿una gama de grises?
Históricamente, los biólogos han catalogado las interacciones bióticas por el efecto que tiene una especie sobre la otra, y han considerado un número limitado de tipos de interacción (competencia, depredación, mutualismo, comensalismo y amensalismo). Sin embargo, al evaluar estas relaciones con mayor detalle, muchos estudios han detectado que el mundo no es blanco y negro; es decir, las interacciones de dos especies pueden variar en un continuo que va del antagonismo (la interacción negativa entre dos organismos) al mutualismo (cuando los dos organismos se benefician por su interacción), dependiendo del contexto ambiental en el que ocurran, y de los costos y beneficios que la relación representa para cada interactuante (figura 1).
Algunos ejemplos clásicos de cada tipo de interacción pueden servir para ilustrar los tonos de gris en que éstos derivan. La interacción en donde los individuos de dos especies resultan perjudicados por la limitación de recursos es un antagonismo que se conoce tradicionalmente como “competencia interespecífica”. En este tipo de interacción puede haber una especie ganadora (que se queda con el lugar y los recursos de otra) y una perdedora (que se extingue o desaparece localmente). De modo alternativo, las dos especies pueden coexistir, siempre y cuando la competencia entre ellas sea menor que entre los individuos de una misma especie; esto es, hay más querella por los recursos (alimento, espacio, parejas, etcétera) entre parientes cercanos (individuos de una especie) que entre los lejanos (de diferentes especies). Cuando entramos a una selva, somos testigos de un ejemplo clásico de competencia por la limitación de luz. Los árboles de una selva no pueden desplazarse para encontrar un mejor lugar donde vivir, así que aquellos que tienen la capacidad de crecer más rápido logran tener acceso a más luz que los que se quedan rezagados a la sombra de éstos. En tal caso podemos considerar que los primeros son competitivamente superiores a los segundos. Pero no todas las plantas que crecen en un mismo lugar establecen esta interacción antagónica. Existe una variante de interacción de dos plantas que se conoce como “facilitación”. El investigador Alfonso Valiente, del Instituto de Ecología de la unam, ha estudiado esta interacción en los desiertos mexicanos. En esos ambientes, en donde las condiciones ambientales son muy estresantes (poca agua, fuerte insolación y altas temperaturas), hay muchas especies de plantas que solamente pueden germinar debajo de otras que les proveen la humedad suficiente y las protegen de la insolación. Por ejemplo, la cactácea Lophocereus schotii del desierto de Baja California germina únicamente bajo la copa del arbusto Larrea tridentata.
Cuando un animal se alimenta de un organismo, estamos hablando de la relación antagónica denominada “depredación”. El efecto más evidente es la muerte de la presa que representa el alimento del depredador. Un tono gris de esta relación antagónica ocurre cuando un animal, hongo o bacteria consume porciones de otros individuos. Dentro de estas variantes se encuentran las interacciones conocidas como “parasitismo” y “herbivoría”, y las consecuencias para el individuo que es atacado dependen de la intensidad y duración de la interacción. Por ejemplo, cuando un venado le da una mordida a una planta pequeña, generalmente el efecto es mortal, pero cuando come sólo algunas hojas de una planta madura es poco probable que ésta muera, aunque sí podría disminuir su capacidad de reproducirse, produciendo menos flores, frutos y semillas. En contraste con ese panorama “negro” existe un escenario “blanco” de esta interacción. Ken Paige y Tom Whitham describieron un caso paradójico relacionado con la herbivoría, en el que la planta Ipomopsis aggregata parece beneficiarse cuando es consumida por venados. Cuando los venados remueven el escapo en donde crecen las flores, la planta es capaz de activar los mecanismos necesarios para producir todavía más flores y, como consecuencia, producir más frutos que cuando no es mordida por herbívoros.
Como mencionamos anteriormente, aunque muchas interacciones se establecen como consecuencia de la necesidad de conseguir nutrimentos (por ejemplo, la luz en los árboles o las hojas en los herbívoros), algunas de ellas han derivado en la obtención de otros beneficios, como el transporte de semillas, la protección contra enemigos naturales o el apropiarse de algún tipo de refugio. Bajo tales condiciones, muchas interacciones que en principio eran antagónicas fueron evolucionando a lo que hoy conocemos como “mutualismo”. Dicho tipo de interacción se caracteriza porque los individuos de diferentes especies se ven beneficiados por su presencia mutua. Ejemplos clásicos son la polinización, la dispersión y la simbiosis. La polinización ocurre entre las plantas y animales que, por alimentarse de su néctar o polen, también polinizan sus flores al moverse de flor en flor. La dispersión de semillas la llevan a cabo animales que se alimentan de los frutos y semillas de las plantas. Después de digerir y excretar las semillas, éstas son depositadas en sitios en donde pueden germinar. Dicha interacción también ocurre de manera accidental cuando las semillas se pegan al pelaje o plumaje de mamíferos y aves. En el caso de las dos interacciones mencionadas, las plantas se ven beneficiadas por el transporte de sus gametos o semillas a nuevos sitios, mientras que los animales obtienen alimentos energéticos, como el néctar o la pulpa de las frutas.
Otro tipo de mutualismo tiene que ver con la protección contra el ataque de los herbívoros, y ocurre cuando las plantas producen ciertas recompensas o refugios. El caso más conocido fue descrito por el ecólogo Daniel Janzen en 1967, quien descubrió que en las selvas tropicales las hormigas Pseudomyrmex ferruginea habitan en las espinas de las plantas de Acacia cornigera, pariente de los huizaches, y las defienden activamente. Las hormigas mutualistas de esta especie de Acacia patrullan constantemente las ramas, hojas y tronco del árbol con el fin de remover cualquier otro animal o planta trepadora que encuentren sobre su planta hospedera. Además de refugio, las hormigas de Acacia cornigera obtienen comida rica en glucógeno producida por la planta en el extremo de los foliolos, llamados “cuerpos de Belt”. En tal situación, las hormigas son consideradas como “defensas vivientes” de las plantas. Sin embargo, una gama de grises de esta interacción se presenta cuando las plantas son colonizadas por especies de hormigas que no defienden tan eficientemente la planta.
Un extremo “blanco” de las interacciones mutualistas es la simbiosis, pues implica que una de las especies no puede vivir sin la otra y viceversa, por lo que si una desaparece la otra también. Un ejemplo de simbiosis ocurre entre las vacas y las bacterias que habitan en su intestino, ya que esas bacterias sólo viven en el rumen de las vacas; en contraparte, las vacas necesitan a las bacterias para digerir su comida, que de otra manera no podrían digerir. Otro ejemplo de simbiosis extrema es el fascinante caso del origen de las células que tienen núcleo. La famosa bióloga estadounidense Lynn Margulis propuso que las mitocondrias de todas las células de organismos multicelulares se originaron por la estrecha relación que se estableció hace aproximadamente dos mil millones de años entre organismos unicelulares: una bacteria de vida libre que podía respirar oxígeno y un organismo unicelular que poseía núcleo y era capaz de consumir moléculas y desplazarse activamente. Las ventajas que cada uno de los organismos obtuvo de esta interacción originaron que ambos dejaran de ser autónomos, al grado de que la bacteria, después de varios millones de años, no sólo no puede vivir sin su hospedero, sino que se convirtió en un organelo de las células de todos los organismos multicelulares que existen hoy día: la mitocondria.
Estas relaciones “de mutua ayuda” se antojan algo románticas, pues en principio ambas partes viven felices por los siglos de los siglos; pero, en realidad, es frecuente encontrar mutualismos con una gama de efectos en las especies que van desde negativos y neutros, hasta extremadamente positivos. Por ejemplo, la polinización, considerada como un mutualismo clásico, puede ser un antagonismo en situaciones en donde el polinizador, más que favorecer a las plantas, las perjudica. Esto llega a ocurrir, por ejemplo, con la polilla Greya politella, que poliniza las flores de la planta Lithophragma parviflorum mientras pone sus huevos en las mismas. Al desarrollarse dentro de los ovarios, las larvas de la polilla se alimentan de las semillas, lo que representa un costo para la planta. Sin embargo, si la polilla es el único polinizador, a la planta no le queda más remedio que pagar dicho costo con tal de que al menos una fracción de sus óvulos sea fecundada, esto es, a pesar de consumir cierta fracción de las semillas de la planta, la polilla es considerada como mutualista de la planta pues sin ella no podría lograr reproducirse. Sin embargo, hace unos años los ecólogos estadounidenses John Thompson y Bradley Cunningham estudiaron varias poblaciones de Lithophragma parviflorum y describieron cómo en poblaciones en que existen otros polinizadores como abejas y abejorros, que no consumen las semillas, la polilla Greya politella, más que un polinizador, actúa como un verdadero depredador de semillas, de manera que a las plantas les va mejor sin la visita de la polilla. De hecho, en estas poblaciones las plantas han desarrollado la capacidad de abortar selectivamente las cápsulas que contienen larvas de la polilla, lo que demuestra que en tal circunstancia se trata en realidad de un depredador más que de un polinizador.
Las interacciones mutualistas también abren la posibilidad de que haya trampas entre los organismos involucrados y que uno de ellos obtenga los beneficios de la interacción sin necesariamente tener que pagar todos los costos. En el caso de las plantas, por ejemplo, tales costos están relacionados con la producción de néctar en las flores o frutos con pulpa dulce. Un caso extremo de esos “mutualismos tramposos” son las orquídeas que atraen a sus polinizadores por medio de un engaño: producen flores que de lejos parecen las hembras de las abejas que las polinizan. Las abejas macho se acercan a cortejar a “la hembra” e intentan inútilmente copular con las flores. Al final del “cortejo”, las avispas dejan la flor sin llevarse ningún tipo de recompensa porque la planta no produce néctar, pero sí un par de paquetes de polen o polinia que dejarán en la siguiente flor que lleguen a “cortejar”. Por otra parte, hay interacciones que representan el otro lado de la historia. Los biólogos estadounidenses D. Inouye y J. Maloof describieron cómo, sin polinizarlas, algunos abejorros obtienen las recompensas de las flores —el néctar, por ejemplo— haciendo orificios en el tubo de la flor, por lo que nunca entran en contacto con las partes reproductivas de la planta y ésta no obtiene ningún beneficio de la interacción.
Finalmente, hay relaciones que se caracterizan por el hecho de que, mientras para una especie la interacción no tiene ningún tipo de efecto, para la otra sí existe un efecto negativo; es el caso del amensalismo, que puede ser positivo —se trata entonces de un comensalismo. Un ejemplo de amensalismo es cuando las cabras pisotean la vegetación de una pradera, mientras que el comensalismo clásico está conformado por las rémoras que se alimentan de los parásitos en la piel de los tiburones. A pesar de que estas relaciones son aparentemente inocuas para uno de los participantes (en los ejemplos, las cabras y los tiburones), podemos plantear situaciones más “grises” en las que dichas interacciones en realidad sí tienen efectos significativos para ambas especies. En el caso del pisoteo de las cabras, éstas pueden promover que se reduzca la cantidad de plantas que representan su alimento. En el caso de las rémoras, que van pegadas a la piel de los tiburones, ellas pueden acabar irritando la piel de sus hospederos o entorpeciendo su diseño hidrodinámico.
Agentes no tan secretos de la selección natural
Cuando los efectos positivos o negativos de las interacciones bióticas se ven reflejados en la supervivencia, crecimiento y reproducción de los individuos, es probable que estas relaciones afecten el crecimiento de una población y la abundancia o distribución de una especie. Lo que es muy frecuente es que muchas interacciones tengan efectos a escala evolutiva. Un ejemplo de cómo las interacciones pueden promover la evolución, es lo que sucede con muchas variedades de bacterias y parásitos que nos ocasionan enfermedades y que nos afectan cotidianamente. En años recientes se ha detectado que muchos de esos parásitos y bacterias han desarrollado resistencia a los antibióticos. Esto se debe a que aquellos individuos que presentan cualquier tipo de resistencia a tales compuestos sobreviven más y, por lo tanto, tienen mayores probabilidades de reproducirse rápidamente en comparación con individuos que no son resistentes. En este caso, podemos decir que la evolución de la resistencia ha ocurrido como producto de la selección natural. Ejemplos similares ocurren con las defensas que producen las plantas en contra de los herbívoros que, por mecanismos de selección natural, pueden presentar evolución en las contradefensas, lo que les permite seguir consumiendo dichas plantas.
En vista de que en muchas situaciones tales relaciones son importantes agentes de selección, a los biólogos nos interesa considerar las interacciones bióticas para entender la evolución de las especies. Desde el punto de vista evolutivo hoy sabemos que las interacciones son fuente de selección natural que promueven la evolución de múltiples soluciones adaptativas y, por lo tanto, una de las causas relevantes que han contribuido a la existencia de la gran diversidad de especies que hay en el planeta hoy día.
Piezas fundamentales de los ecosistemas
Las interacciones bióticas son de tal importancia para el funcionamiento de los ecosistemas, que podríamos pensar en ellas como una serie de complejos engranajes que mantienen el tictac de un reloj. Los ciclos de nutrimentos y el agua, el flujo de energía a través de cadenas tróficas, la descomposición de la materia orgánica, y hasta la regulación del clima pueden estar influenciados por las interacciones bióticas.
Por ejemplo, una planta de frijol depende de la interacción indirecta con las bacterias que forman nódulos en sus raíces para poder obtener el nitrógeno que necesita para llevar a cabo la fotosíntesis. A su vez, la materia y la energía asimiladas por las plantas son concentradas en carbohidratos, que posteriormente serán consumidos por los herbívoros, quienes son a su vez alimento de los carnívoros. Es así como la energía que empezó con los rayos de sol que llegan a la superficie de la hoja del frijol continúa su trayectoria a través de la cadena alimentaria, hasta llegar a ser, otra vez, materia orgánica que es consumida por las lombrices e insectos del suelo, para luego ser procesada por los microorganismos que la trasforman en minerales y nutrimentos disponibles nuevamente para las plantas. Este ciclo energético, definido por la presencia de tantas interacciones, repercute directamente en la productividad de un ecosistema y sus ciclos de agua, nutrimentos y carbono.
Al entender que las interacciones tienen importantes implicaciones ecológicas y evolutivas, es fácil imaginar que cuando una especie es eliminada de un ecosistema o se extingue naturalmente, las consecuencias van más allá de su propia existencia. La desaparición de una especie posiblemente implique una afectación negativa sobre las especies con las que tenía interacciones positivas (por ejemplo sus polinizadores, sus dispersores, etcétera), mientras que las especies con las que tenía interacciones negativas, como sus competidores o sus presas, pueden aumentar sus poblaciones. En algunas ocasiones la desaparición de una especie produce una extinción en masa debido a la cantidad de interacciones que tenía esa especie con las demás en un ecosistema.
A este tipo de especies tan importantes y vinculadas con muchas otras se les conoce como “especies clave”. Por ejemplo, Robert Paine encontró que en los arrecifes de Australia en donde se sobreexplotó las estrellas de mar, aumentó la abundancia de las que eran sus presas: los erizos y varios tipos de almejas. A su vez, el incremento en las poblaciones de los erizos y las almejas, que son herbívoros, desencadenó una presión muy fuerte sobre las algas que éstos consumían, y acabaron por extinguirlas localmente. Al extinguirse las algas, desaparecieron las almejas y los erizos y, al final, todo el ecosistema colapsó. En este caso, las estrellas de mar son la especie clave, y su desaparición significó una grave perturbación en todo el ecosistema.
La otra cara de la moneda es el efecto de la introducción de una especie nueva en un ecosistema. Cuando una especie se establece fuera de su área de distribución natural, ésta interactúa con muchas de las especies nativas, y cuando es competitivamente superior a las demás, también puede ocasionar un colapso o una afectación severa a la diversidad de un ecosistema. Por ejemplo, algunas especies invasoras pueden desplazar a las nativas, como ocurre en los ríos del norte de México, en donde el pino salado (Tamarix ramossissima), originario de Asia, desplazó a todas las especies de plantas nativas porque es muy eficiente para encontrar agua del subsuelo y, al crecer rápido, produce una sombra muy fuerte que impide a las demás especies germinar y desarrollarse, modificando completamente el ecosistema original.
Tú y las interacciones bióticas
Las interacciones también afectan directamente la existencia y supervivencia de las sociedades humanas, pues muchas de las relaciones entre especies están vinculadas con servicios que los ecosistemas proveen a los humanos. Algunos servicios ecosistémicos de los que dependemos y que se hallan relacionados con las interacciones bióticas son: la polinización de cultivos, el control biológico de plagas y enfermedades, las simbiosis entre plantas y hongos que permiten el buen desempeño de los cultivos, y la formación de suelo por medio de la descomposición de la materia orgánica. Otras interacciones tienen que ver con muchas de las enfermedades que alteran nuestra calidad de vida, y son causantes de millones de muertes. Por ejemplo, los mosquitos son hospederos de comensalistas, como la bacteria que ocasiona el cólera y el plasmodio que provoca el paludismo.
De manera similar, las ratas conviven con el virus que transmite la peste en el humano, pero no manifiestan síntomas de la enfermedad. Entender la relación que tienen estos parásitos con otras especies es fundamental, pues frecuentemente los vectores que nos transmiten las enfermedades son otras especies con las cuales los parásitos mantienen relaciones comensalistas. Es por todo ello que el estudio de las interacciones es un campo de vital importancia para comprender el pasado y el devenir del planeta.
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Referencias bibliográficas
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Janzen, D. 1967. “Synchronization of sexual reproduction of trees within the dry season in Central America”, en Evolution, vol. 21, pp. 620-637.
Maloof, J. y D. W. Inouye. 2000. “Are nectar robbers cheaters or mutualists?”, en Ecology, vol. 81, pp. 2651-2661.
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Karina Boege
Instituto de Ecología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
Estudia aspectos de la selección natural de las relaciones entre plantas y animales.
Ek del Val
Centro de Investigaciones en Ecosistemas,
Universidad Nacional Autónoma de México.
Estudia las interacciones bióticas que surgen en hábitats que han sido dañados o que han sido restaurados.
como citar este artículo →
Boege, Karina y Del Val, Ek. (2011). Bichos vemos, relaciones no sabemos: diversidad e importancia de las interacciones bióticas. Ciencias 102, abril-junio, 4-11. [En línea]
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