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1.1: ¿Qué es EvoDeVO?

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    Anomalías

    Las anomalías se refieren a cualquier cosa fuera de lo común, por ejemplo gemelos siameses o miembros faltantes. A pesar de que comúnmente pensamos que las anomalías del desarrollo son inherentemente “malas”, no lo son fundamentalmente. Por ejemplo, la estatura promedio de un jugador de la NBA es de 6'7". Si bien esto es anómalo (sólo 0.045% o uno de cada 2200 hombres estadounidenses son así de alto o más alto), no se considera en absoluto perjudicial ser así de alto. Si eres Biólogo del Desarrollo, saboreas la variación natural como una ventana a los procesos de desarrollo. Por ejemplo, podrías averiguar qué comía un jugador de la NBA cuando era niño, qué tan altos son sus padres, si creció en una zona rural o en la ciudad, y comparar estos datos con los datos de un hombre estadounidense promedio. Las diferencias entre los dos pueden ayudar a generar hipótesis respecto a los procesos de desarrollo que conducen a la estatura alta.

    Figura 1: El postePoster_advertising_the_tallest_man_in_the_world_Wellcome_L0063555.jpg r a la izquierda muestra un anuncio de un hombre alto, Franz Winklemeier, que recorrió Europa en la década de 1880. altImagen de Wellcome Images CC BY 4.0

    A un nivel más profundo también notamos algo más fundamentalmente interesante sobre una persona muy alta (o muy baja). La mayoría de las personas que son bastante altas o bastante bajas (digamos una mujer de 4'7"), tienen proporciones corporales que son casi las mismas que alguien de estatura promedio. Por ejemplo, sus brazos no están demasiado bajos, su cuello no es particularmente largo, sus piernas llegan hasta el suelo. En definitiva, su cuerpo ha sido “escalado” a un tamaño mayor o menor. Esto nos lleva a pensar que quizás el desarrollo en sí mismo es escalable. Seguramente los planos para construir una persona muy baja no son tan diferentes de los planos para construir una persona muy alta. Nuestra comprensión actual es que las señales de las partes del cuerpo en crecimiento se señalan entre sí para lograr esta tarea. Las mismas señales construyen un cuerpo corto o alto, pero un cuerpo alto puede sufrir más división celular o períodos de crecimiento más largos que un cuerpo corto.

    La división celular es un importante proceso de desarrollo. ¿Cuáles son algunos otros procesos de desarrollo?

    La Biología Clásica del Desarrollo se basa en mutaciones (basadas en genes) y anomalías teratogénicas (basadas en el medio ambiente) para diseccionar procesos como este. No solo podemos comparar anomalías “normales” como alturas que caen dos desviaciones estándar del promedio, sino que también podemos observar anomalías más raras como renacuajos gemelos unidos o un ratón cíclope (de un ojo). Ambas anomalías tienen la ventaja de poder crearse en el laboratorio. De hecho, podemos crearlos usando genética, o insulto ambiental (un teratógeno).

    ¿La evolución del desarrollo o el desarrollo de la evolución?

    De una manera muy real, los campos del Desarrollo y de la Evolución no pueden separarse verdaderamente. Cuando estudiamos Biología del Desarrollo, principalmente estamos analizando un proceso mecánico y genético afinado que ha sido seleccionado durante eones. La evolución no sólo puede seleccionar sobre el producto final -un adulto fértil y trabajador- sino que también puede actuar en cada etapa de desarrollo. Es fácil imaginar cómo actúa la evolución a través de la selección natural en los adultos, pero ¿cómo puede actuar sobre el desarrollo mismo?

    Considera la útil pero molesta mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. A diferencia de usted y yo, que tenemos el apoyo de nuestra sociedad (familia, amigos, instituciones), Drosophila son r-seleccionados. Sobreviven apareándose frecuentemente y produciendo cantidades masivas de crías que dejan atrás en frutos podridos. La selección en Drosophila adulta incluye cosas como la capacidad para volar, encontrar comida, encontrar compañeros y evadir matamoscas. Pero otras presiones selectivas afectan a Drosophila embrionaria. Dado que la capacidad de aparearse rápidamente y producir muchas crías es una presión selectiva tan fuerte sobre esta especie, los embriones han evolucionado rápidamente en respuesta. De hecho, Drosophila se somete a un modelo de desarrollo tan inusual para lograr este desarrollo increíblemente rápido (alrededor de 24 horas para eclosionar en una larva), que podemos usarlos como modelo para ver cómo la evolución puede acelerar los procesos normales de desarrollo. Sorprendentemente, para mí al menos, acelerar el desarrollo no solo significa que todo avance más rápido. En cambio, Drosophila y sus familiares experimentan un tipo único de desarrollo embrionario llamado desarrollo de “banda germinal larga”. En lugar de desarrollarse alargando lentamente y agregando nuevo tejido diferenciado al extremo posterior del cuerpo, como lo hacen muchos animales, los insectos de banda germinal larga se desarrollan todos a la vez, subdividiendo rápidamente un campo indiferenciado de células en las muchas partes del cuerpo larvario.

    ¿De qué otra manera la evolución podría afectar los procesos de desarrollo

    Este ejemplo es una ilustración clásica de la evolución actuando sobre los procesos de desarrollo. Hay muchas otras formas en que la evolución actúa sobre el desarrollo, estas suelen estar relacionadas con las limitaciones físicas que experimenta un embrión en crecimiento. Por otro lado, también podemos pensar en la evolución misma como limitada por el desarrollo. Aunque gran parte de la selección natural actúa sobre los adultos, ese cuerpo adulto debe estar formado por procesos de desarrollo heredados de antepasados e influenciados por el medio ambiente. Esto es un límite en los tipos de cuerpos que se pueden producir, aunque las presiones selectivas sean fuertes. Sin embargo, el miembro promedio de una especie no nos muestra los extremos de qué morfologías son posibles dadas las limitaciones evolutivas y físicas. Aquí es donde se vuelve importante observar las anomalías y otras variaciones. Cuando vemos que la altura es escalable, podemos observar la evolución de la altura en el pasado (¿qué presiones impulsaron al género Homo a hacerse alto con Homo erectus y sus descendientes? por ejemplo), presiones sobre la altura en el presente (por ejemplo problemas de locomotoras con alturas muy cortas o muy altas), así como el desarrollo de la altura (duración de la pubertad, factores ambientales como alimentos y toxinas, por ejemplo). Al examinar a nuestra gente muy baja y muy alta, podemos ver los límites externos de estas limitaciones evolutivas y de desarrollo. De igual manera, al observar anomalías raras (por ejemplo, las personas nacidas sin extremidades) podemos examinar los límites del desarrollo perturbador y averiguar lo que es posible.

    Un gran ejemplo de la interconexión de la evolución y el desarrollo es el problema del escalado en las moscas. Brevemente, hay géneros de moscas estrechamente relacionados que varían ampliamente en tamaño pero tienen proporciones muy similares. Una pregunta pendiente en EvoDeVO es: ¿cómo cambian las moscas su escala ajustando o cambiando los procesos de desarrollo?


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