1.17: Sexo, evolución y concepto de especie biológica

F ig. 1 Una población de algodoncillo en las montañas de los Pirineos.

Sexo, Evolución y Especies

Aunque para muchos organismosel sexo es crucial para la capacidad de reproducción, el sexo es un concepto importante para la biología por más razones que esto. El sexo es crítico para otros dos temas biológicos muy significativos: el proceso de evolución y el concepto de especie, dos cosas que de hecho están interconectadas. La evolución describe los cambios a través del tiempo. ¿Qué es lo que cambia? No es un organismo individual, cuyoslos cambios se describen como 'desarrollo'. Lo que evoluciona son grupos de organismos, es decir, poblaciones (Figura 1). Las poblaciones suelen describirse como un grupo de organismos de la misma especie. El criterio que une a los individuos en un grupo llamado especie es la capacidad de cruzarse, es decir, las especies son grupos de organismos unidos por el hecho de que potencialmente pueden cruzarse, y la única forma de cruzarse es a través del sexo. El sexo es el proceso que conecta a los individuos en algo llamado aspecies, un grupo de organismos que se cruzan. Se piensa que las especies, es decir, los grupos de mestizaje, son la entidad biológica que evoluciona. Adicionalmente, el sexo es significativo para el proceso de evolución darwiniana porque:

• el sexo puede ser un proceso importante que genera variación dentro de una población y la variación es significativa para el proceso evolutivo, proporcionando la 'materia prima' sobre la cual puede actuar el proceso de selección natural.
• el sexo proporciona un mecanismo para difundir características particulares dentro de una población, permitiendo que se propaguen características favorables.

Cabe señalar que ciertamente no se requiere sexo para el proceso de evolución. Hay una serie de grupos (e.g., bacterias) que evolucionan fácilmente y no tienen proceso sexual (aunque las bacterias DO tienen procesos que permiten que las características se propaguen dentro de una población, no es sexo) (Figura 2).

Figura 2 Las bacterias y las arqueas no tienen sexo, sin embargo, tienen otros métodos para intercambiar material genético y ciertamente sí evolucionan.

Además, los grupos que no tienen sexo no pueden ser categorizados como que tienen especies (¡aunque muchas veces lo son!) porque el sexo es lo que delimita un 'grupo de mestizado', que es el criterio que se suele utilizar para definir especies. Así, aunque el sexo y las especies son significativas para la evolución, no son esenciales para la evolución. Como se señaló anteriormente, varios de los grupos considerados aquí (por ejemplo, los dinoflagelados) no tienen sexo, pero la diversidad de los grupos señalan claramente que la evolución ha estado, y presumiblemente sigue operando.

Incluso dentro de grupos que se consideran sexuales, por ejemplo, plantas con flores, hay grupos que no participan en el sexo. Los dientes de león producen semillas pero lo hacen de una manera que no involucra sexo. Dichos grupos podrían considerarse 'callejones muertos' evolutivos, sin embargo, como se señaló anteriormente, el sexo no es esencial para el proceso de evolución.

El proceso de sexo es significativo para las prácticas de agrupación y nomenclatura discutidas en el Capítulo 2. Para hacer frente a la diversidad, los biólogos agrupan organismos que están filogenéticamente conectados (reflejados en el hecho de que los organismos dentro del grupo 'se ven iguales'). Existen diferentes niveles de relación que corresponden a diferentes 'niveles' en una clasificación biológica: filo, clase, orden, familia, género, especie, variedad. Excepto por el nivel de especies (¡y quizás ni siquiera ahí!) , no se definen todos estos niveles, e.g., no hay regla sobre lo que constituye una familia, sobre lo similares que tienen que ser los organismos para unirlos en agrupación familiar. En consecuencia, ciertamente puede haber algunos trabajadores que tomarán un grupo, por ejemplo, la familia del guisante, y dicen que debe considerarse como tres familias, haciendo tres grupos, cada uno de los cuales es más uniforme que el grupo cuando se considera como una sola familia. El nivel de especie es único al tener criterios que definen quién debe estar en un grupo en particular.

Sin embargo, a pesar de que existe una definición concreta de especie, es decir, un grupo de mestizaje, esto no significa que sea fácil de aplicar o que cuando se aplica la denominación se base en la definición. No es tan fácil discernir quién se está criando con quién y esto es especialmente el caso de las plantas y los hongos. Los estudios para determinar el comportamiento de apareamiento consumen mucho tiempo y la abrumadora mayoría de las especies (incluso en los grupos de animales) no han sido revisadas para ver si lo que se llama una especie en realidad es un grupo de mestizaje. Y muchos, muchos grupos que se sabe que son asexuales (todos los procariotas, la mayoría de los dinoflagelados, muchos hongos, algunas plantas con flores) se agrupan en entidades llamadas 'especies'. Así, en todos los niveles taxonómicos los trabajadores siguen confiando en la subjetividad para delinear la extensión de los grupos taxonómicos; y se encuentran tanto 'lumpers' (personas que tienden a agrupar grupos y tienen menos grupos con más variación en cada uno) y 'divisores' (personas que tienden a dividir grupos y tienen más grupos con menos variación en cada uno).

Figura 3 Una 'flor' (en realidad un racimo de muchas flores) de diente de león, una 'especie' asexual.

Consideremos nuevamente el ejemplo de los dientes de león asexuales (Figura 3). La entidad Taraxacum officinale es asexual y generalmente se considera una especie representada por su binomio latino. Pero, ¿realmente debería considerarse una especie? Algunos trabajadores consideran que el T. officinale es un ensamblaje de varios cientos de 'microespecies', cada una de las cuales es una población clonal.

Para poblaciones sexuales, quien se cría con quien está controlado por una serie de parámetros específicos de la especie que se está considerando. Colectivamente, estos factores describen un 'sistema de reproducción' y resulta que las plantas con flores ofrecen una rica diversidad de sistemas de mejoramiento. Un sistema de reproducción 'cerrado' es aquel en el que el cruzamiento (cría con otro individuo) es poco probable. Un sistema de reproducción 'abierto' es aquel que fomenta el cruce. Se podría pensar que las plantas con flores, la gran mayoría de las cuales producen flores bisexuales con partes masculinas y femeninas muy cercanas, habrían cerrado los sistemas de reproducción. Pero hay una serie de procesos que pueden hacer que su sistema de reproducción sea más abierto.

• ser dioicas, tener flores unisexuales en plantas que llevan flores masculinas o femeninas pero no ambas (Figura 4). Alrededor del 5% de las plantas con flores son dioicas incluyendo álamo, cannabis y acebo.

Figura 4 Plantas y flores de acebo: en la parte superior una planta macho y primer plano de una flor, carente de partes femeninas. En la parte inferior una planta hembra con flores carentes de partes masculinas funcionales

• siendo monoicas, teniendo flores unisexuales, pero tanto flores masculinas como flores femeninas están en la misma planta, por ejemplo maíz, espadaña y la mayoría de las especies de calabaza.
• tener flores bisexuales con partes que maduran en diferentes momentos, por ejemplo, tener flores donde primero el polen madura y se disemina y luego se producen los estigmas y son capaces de recibir polen.
• tener sistemas de incompatibilidad que impidan que el polen pueda germinar y/o crecer sobre estigmas de una misma planta y por lo tanto incapaz de fertilizar sus propias flores
• una inabilidadpara formar semillas sin menosel proceso sexual se logra

Es significativo que cada una de estas características no sea 'todo o nada' —hay plantas que generalmente son unisexuales pero pueden tener algunas flores del segundo sexo; hay plantas que en su mayoría tienen flores unisexuales pero que tienen algunas bisexuales; hay plantas que tienen tiempos de maduración separados para el macho y partes femeninas de la flor pero tienen múltiples flores para que en cualquier planta pueda haber simultáneamente partes masculinas y femeninas funcionales; hay plantas que tienen flores donde el polen puede crecer pero no tan rápido como el polen no propio; hay plantas que producirán semillas sin sexo pero solo si el sexo no sucedió (por ejemplo, la polinización no ocurrió); hay plantas que casi siempre producen semillas asexualmente pero ocasionalmente pasarán por el proceso sexual; hay plantas que producen células madre de megasporas que se someten a meiosis para hacer megasporas haploides que luego se fusionan entre sí para formar una célula diploide que se comporta como un cigoto!

Los sistemas de mejoramiento son importantes porque influyen en la evolución de las plantas, los patrones de variabilidad y la realidad de las cosas que identificamos como 'especies'.