Imagina una fotografía de tus bisabuelos, abuelos y padres uno al lado del otro. Verías un parecido, pero cada generación se vería distinta de sus predecesoras. Éste es el proceso de evolución en su forma más simple: descenso con modificación.
A lo largo de muchas generaciones, es posible realizar una asombrosa cantidad de modificaciones. Así es como la diversidad de la vida en Tierra llegó a ser.
Sin embargo, durante mucho tiempo se ha malinterpretado esta idea como un camino que conduce en una dirección hacia organismos «superiores» o «mejores». Por ejemplo, la famosa ilustración Time-Life de 1965 de Rudolph Zallinger «El camino hacia el Homo Sapiens» muestra a los humanos evolucionando paso a paso desde ancestros simiescos hasta el hombre moderno.
Extendiendo esta perspectiva más allá de los humanos, las primeras teorías paleontológicas sobre la vida antigua apoyaron la idea de ortogénesis o «evolución progresiva»,» en el que cada generación de un linaje avanzaba hacia formas más sofisticadas u optimizadas.
Pero evolución no tiene línea de meta. No existe un objetivo final ni un estado final. Los organismos evolucionan por selección natural actuando en un momento geológico específico, o simplemente por deriva sin una fuerte selección en ninguna dirección.
En un estudio publicado recientemente que llevé a cabo con Makaleh Smithentonces investigador en prácticas en la Universidad de Harvard financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, intentamos estudiar si un modelo unidireccional de evolución reproductiva siempre se mantuvo cierto en plantas. Por el contrario, descubrimos que en muchos tipos de helechos (uno de los grupos de plantas más antiguos de la Tierra) la evolución de las estrategias reproductivas ha sido una calle de doble sentidoy las plantas a veces evolucionan «hacia atrás» hacia formas menos especializadas.
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El camino de la evolución no es lineal.
Las presiones de selección pueden cambiar en un abrir y cerrar de ojos y dirigir la evolución en direcciones inesperadas.
Llevar dinosaurios y mamíferospor ejemplo. Durante más de 150 millones de años, los dinosaurios ejercieron una fuerte presión de selección sobre los mamíferos del Jurásico, que tuvieron que permanecer pequeños y vivir bajo tierra para evitar ser cazados hasta su extinción.
Luego, hace unos 66 millones de años, el Asteroide Chicxulub acabó con la mayoría de los dinosaurios no aviares. De repente, los pequeños mamíferos se vieron liberados de su fuerte presión de selección depredadora y pudieron vivir en la superficie, con el tiempo. evolucionando hacia formas más grandesincluidos los humanos.
En 1893, el paleontólogo belga Luis Dollo introdujo la idea de que una vez que un organismo progresa hasta cierto punto, no vuelve a un estado anterior en la misma forma en que evolucionó, incluso si encuentra condiciones idénticas a las que alguna vez experimentó. ley de dollocomo llegó a conocerse, implica que la especialización es en gran medida una calle de sentido único, en la que los organismos acumulan capas de complejidad que hacen imposible la evolución hacia atrás.
Mientras que la ley de Dollo ha sido criticadoAunque su idea original se ha desvanecido en gran medida del discurso popular, esta perspectiva todavía influye en aspectos de la biología actual.
Las plantas y la marcha del progreso.
Los museos suelen representar la evolución animal como una progresión en línea recta hacia etapas superiorespero no son las únicas fuentes de esta narrativa. También aparece en la enseñanza sobre la evolución de la reproducción en las plantas.
Las primeras plantas vasculares (aquellas con tejidos que pueden transportar agua y minerales por toda la planta) tenían Estructuras sin hojas, parecidas a tallos, llamadas telomas.con cápsulas en sus puntas llamadas esporangios que producían esporas. Los telomas realizaron las dos grandes tareas de las plantas: convertir la luz solar en energía mediante la fotosíntesis y liberar esporas para producir nuevas plantas.
Los registros fósiles muestran que con el tiempo, las plantas desarrollaron estructuras más especializadas que dividieron estas funciones reproductivas y fotosintéticas. Atravesando linajes de plantas, desde licófitos portadores de esporas Desde los helechos hasta las plantas con flores, la reproducción se vuelve cada vez más especializada. De hecho, la flor suele representarse como el objetivo final de la evolución botánica.
En todo el reino vegetal, una vez que las especies desarrollaron estructuras reproductivas como semillas, conos y flores, no volvieron a formas más simples e indiferenciadas. Este patrón apoya un aumento progresivo de la complejidad reproductiva. Pero los helechos son una excepción importante.
Evolucionando, pero no siempre hacia adelante
Los helechos tienen múltiples estrategias reproductivas. La mayoría de las especies combinan el desarrollo de esporas y la fotosíntesis en un solo tipo de hoja, una estrategia llamada monomorfismo. Otros separan estas funciones para tener un tipo de hoja para la fotosíntesis y otro para la reproducción, una estrategia llamada dimorfismo.
Si los patrones de especialización observados ampliamente en las plantas fueran universales, esperaríamos que una vez que un linaje de helechos desarrollara dimorfismo, no pudiera cambiar de rumbo y volver al monomorfismo. Sin embargo, al utilizar colecciones de historia natural y algoritmos para estimar la evolución de los helechos, Smith y yo encontramos excepciones a este patrón.
Dentro de una familia conocida como helechos de cadena (Blechnaceae)encontramos múltiples casos en los que las plantas habían desarrollado un dimorfismo altamente especializado, pero luego volvieron a la forma más general de monomorfismo.
La falta de semillas da flexibilidad a los helechos
¿Por qué los helechos podrían tener estrategias reproductivas tan flexibles? La respuesta está en lo que les falta: semillas, flores y frutos. Esto las distingue de las más de 350.000 especies de plantas con semillas que viven hoy en la Tierra.
Imagínese tomar una hoja de helecho fértil, encogerla y envolverla firmemente hasta formar una bolita diminuta. Eso es básicamente lo que es una semilla no fertilizada: una hoja de helecho dimórfica altamente modificada, en una cápsula.
Las semillas son sólo una estructura altamente especializada en un conjunto de rasgos reproductivos, cada uno de los cuales se basa en el anterior, creando una forma tan específica que revertirla se vuelve casi imposible. Pero como los helechos vivos no tienen semillas, pueden modificar en qué parte de sus hojas colocan sus estructuras productoras de esporas.
Nuestros hallazgos sugieren que no toda la especialización reproductiva en plantas es irreversible. Más bien, puede depender de cuántos niveles de especialización hayan adquirido las plantas a lo largo del tiempo.
En el mundo actual que cambia rápidamente, saber qué organismos o rasgos están «bloqueados» podría ser importante para predecir cómo responden las especies a los nuevos desafíos ambientales y a los cambios de hábitat impuestos por el hombre.
Los organismos que han evolucionado por caminos «unidireccionales» pueden carecer de flexibilidad para responder a nuevas presiones de selección de maneras particulares y tener que idear nuevas estrategias para cambiar. En linajes como los helechos, las especies pueden conservar su capacidad de «evolucionar hacia atrás», incluso después de la especialización.
En última instancia, nuestro estudio subraya una lección fundamental en biología evolutiva: No existe una dirección «correcta» en la evolución.no hay marcha hacia un objetivo final. Los caminos evolutivos se parecen más a redes enredadas, con algunas ramas divergiendo, otras convergiendo y algunas incluso volviendo sobre sí mismas.
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