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8.1: ¿Qué es una Novedad Evolutiva?

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    Para objetos y personajes discretos es fácil ver qué es lo nuevo o novedoso. Por ejemplo, si fuera a hacer paracaidismo, esa sería una experiencia novedosa para mí ya que nunca antes había estado haciendo paracaidismo. Si pusiéramos a un humano en Marte, esa sería una nueva empresa científica para la raza humana. Sin embargo, la evolución a menudo no funciona con caracteres discretos, sino que las líneas son borrosas y borrosas. Por ejemplo, podríamos pensar en las alas de murciélago como una novedad en los vertebrados ya que son una sinapomorfia (carácter compartido, derivado, definitorio) en el linaje de murciélagos. Los murciélagos inventaron algo nuevo: alas membranosas. Sin embargo, también se podría argumentar que esto es simplemente una “innovación funcional”, es decir, una elaboración de una estructura existente para realizar una nueva función. En este sentido, las alas de murciélago son simplemente extremidades anteriores alargadas con algo de piel extra. Entonces, ¿qué cuenta como novedad, exactamente? Para ser directo al respecto, realmente no hay una sola definición que pueda defenderse. La confusión parece provenir de nuestros propios sesgos con respecto a los personajes que encontramos interesantes y “novedosos”, como plumas, manos y rostros, todos ellos con diferentes orígenes evolutivos y trayectorias.

    Dado que no hay una sola definición acordada de novedad, probablemente debido a que la evolución no sigue patrones estrictos, ¿cómo podemos pensar en absoluto sobre este tema? En 1963, Ernst Mayr, uno de los fundadores de la Biología Evolutiva moderna definió una novedad como una nueva estructura o propiedad de un organismo que le permite realizar una nueva función, abriendo así una nueva “zona adaptativa”. En este ajuste de cuentas, una novedad permite a un organismo explotar un nuevo recurso ecológico y debe conducir a una radiación adaptativa 1. Un defecto importante en esta definición, sin embargo, fue señalado en 2008 por Massimo Pigliucci. Señaló que algunas “novedades”, como el oído interno de los mamíferos, no condujeron a radiaciones adaptativas y por lo tanto no caerían dentro de esta definición 2. Podemos ampliar la definición para incluir cualquier carácter que sea exclusivo de un taxón 3, sin embargo desafía la credulidad considerar a un personaje como una cerda extra en una antena de crustáceos como novedad evolutiva. Pigliucci combina estas dos definiciones para decir que las novedades son personajes únicos que definen a un taxón que también tienen una función novedosa en su ecosistema. Esto significa que no necesariamente conducen a una radiación adaptativa, pero aún así aumentan la aptitud en comparación con el estado ancestral 2. A mí personalmente me gusta esta definición en que nos da dos cosas claras que buscar en una novedad: 1) En realidad es nueva y 2) Hace algo por el organismo. Sin embargo, esta definición es bastante amplia y difusa. Debajo de ella plumas de vuelo en aves, novedad que les permitió tomar los cielos y habitar los puntos más remotos de la tierra, se colocan al mismo nivel que una mutación proteica funcional en una bacteria que le da 10% mayor capacidad para digerir pesticidas.

    ¿Qué es una radiación adaptativa?

    Una radiación adaptativa es la rápida evolución de un linaje para llenar múltiples nichos ecológicos abiertos. Una de las radiaciones adaptativas más famosas es la evolución de los Pinzones de Galápagos (también llamados “Pinzones de Darwin”). Cuando una población ancestral de pinzones llegó a las Islas Galápagos, las islas no tenían otras especies similares con las que competir. Los múltiples nichos abiertos, como alimentarse de cactus en flor, semillas duras, semillas pequeñas e insectos, impusieron una selección disruptiva a las aves. Es decir, se seleccionaron pinzones con picos mejor adaptados para comer insectos, así como pinzones con picos mejor adaptados a comer semillas duras. Se seleccionaron contra pinzones con fenotipos intermedios (mediocres al comer cualquiera de las fuentes de alimento). Durante largos períodos de tiempo, esto condujo a la especiación de los pinzones en al menos 12 especies distintas, cada una explotando un recurso alimenticio ligeramente diferente.

    Imagen de "Viaje del Beagle “, Dominio Público

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    Una de las luminarias en el campo de la novedad evolutiva, Gunter Wagner, ha creado una definición de novedad que puede ayudar a dirigir programas de investigación. Su definición es más funcional y específica que otras definiciones. Por su ajuste de cuentas hay dos tipos de novedades:

    • Tipo I, una nueva parte del cuerpo que no es estrictamente homóloga a otras partes del cuerpo y
    • Tipo II, una variante novedosa en una parte del cuerpo que permite una nueva función.

    Una novedad de Tipo II incluiría la evolución de las aletas en mamíferos marinos, esto es solo una reconfiguración de una parte del cuerpo existente. En el caso de las novedades Tipo II la homología con partes ancestrales del cuerpo es clara, en un Tipo I no debería ser 4. Por esta definición, tenemos que decidir lo que consideramos una novedad convincente y lo que consideramos como evidencia convincente. Por ejemplo, podríamos decidir que las glándulas mamarias -derivadas de las glándulas pilosas- son novedosas ya que personalmente sentimos que tienen suficientes diferencias con respecto a las glándulas pilosas para ser unidades evolutivas independientes, pero decidimos que las escamas brillantes de la garfish (escamas ganoides) son demasiado similares a las escamas estándar de peces para contar. En este último caso, ignoramos los compuestos novedosos que crean el brillo.

    Wagner ha abordado el problema de usar nuestra propia perspectiva para decidir lo que cuenta como novedad o no definiendo las novedades como asociadas con el núcleo novedoso Gene-Regulatory-Networks (GRN). La información posicional puede variar entre especies (¡vea el ejemplo de Bicoid!) pero esta información posicional evolutivamente variable es leída por un Core-GRN evolutivamente estable. Este Núcleo-GRN especifica el tejido activando “realizadores-genes”, a veces llamados “genes estructurales”. Estos son los genes que hacen el negocio de darle a un órgano sus propiedades funcionales. Esta salida del gen realizador, al igual que la información posicional, también es cambiable. Los genes realizadores pueden ser modificados por adaptaciones a entornos locales 4,5. Dado que el Core-GRN es el componente estable de la genética subyacente al desarrollo del nuevo órgano, un nuevo Core-GRN se asocia así con un órgano verdaderamente nuevo.

    Si bien realmente me gusta esta definición por su simplicidad -para entender cómo surge la novedad, solo vamos tras esas novedosas Core-GRN que definen la novedad- sí tiene sus debilidades. Una debilidad técnica es que no podemos estar seguros de los genes que conforman un GRN con nuestra tecnología actual. Por ejemplo, es fácilmente posible perder un gen al secuenciar transcriptomas, o para programas de desarrollo plástico para compensar un gen que CRISPR fuera del genoma. Una debilidad más filosófica es que en nuestra propia arrobidad es muy fácil cambiar los límites de lo que consideramos que es el Core-GRN e igualmente fácil ignorar la evidencia de la misma o similar Core-GRN en tejidos claramente no homólogos (como la interacción Notch/Hes es una Core-GRN en no homólogos segmentación en algunos anélidos, artrópodos y vertebrados). Dicho esto, sí parece haber pruebas cada vez mayores de que, al menos en algunos casos, podemos asociar un órgano novedoso con un nuevo Core-GRN 4.

    Por ahora, intentaremos tomar la mejor de todas estas definiciones para examinar algunos personajes interesantes que han evolucionado en diversos grupos. Incluso podemos tratar de definirlos como novedosos (o no) por estas definiciones. Analizaremos la biología comparada del desarrollo y la genética de varias “innovaciones” clave (un término que tiene que ver con la función más que con la distinción). En este capítulo, veremos una novedad ectodérmica, las alas de insectos.


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