Hace tres años, cuando el biólogo de Harvard Jonathan Losos se instaló en el Geological Lecture Hall para una charla del también científico Richard Lenski, estaba jugando con la idea de escribir un libro sobre la evolución. Cuando terminó la conferencia, había terminado de jugar.

Losos, bióloga evolutiva y Profesora Monique y Philip Lehner para el Estudio de América Latina, dijo que el trabajo descrito por Lenski de Michigan State llenaba un cuadro pintado en parte por experimentos que Losos ya conocía, algunos de los cuales él mismo había realizado, con lagartijas del género Anolis, comúnmente llamados anoles, en islas del Caribe.

La investigación de Lenski se aproximó a lo que el desaparecido paleontólogo de Harvard Stephen Jay Gould, que escribió extensamente sobre la evolución, podría haber descrito como "reproducir la cinta de la vida, "Dijo Losos.

"Gould había sugerido que si de alguna manera pudiéramos reproducir la cinta, comenzar la evolución de nuevo desde el mismo punto de partida, luego obtenemos un resultado muy diferente, "Dijo Losos. Pero Gould también sabía que el proyecto que estaba describiendo era imposible, estrictamente "un experimento mental, "como dijo Losos.

"Pero Lenski demostró que se puede reproducir la cinta, al menos en el laboratorio utilizando microorganismos, ", dijo." Al iniciar 12 poblaciones de E. coli que inicialmente eran idénticas y someterlas a todas a las mismas presiones de selección natural, en realidad estaba reproduciendo la cinta, no retroceder en el tiempo, pero dejando que la cinta se reproduzca una al lado de la otra en sus 12 réplicas experimentales.

"Es más, Me di cuenta de que Lenski y muchos otros estaban adoptando el mismo enfoque no solo en el laboratorio muchos investigadores que ha inspirado, pero también se estaban llevando a cabo experimentos de evolución similares en entornos naturales, intercambiar el entorno hipercontrolado del laboratorio por el realismo natural de los estudios de campo. De hecho, Yo mismo había hecho algunos de esos estudios ".

En una Gaceta de preguntas y respuestas, Losos habló sobre el libro que la conferencia de Lenski ayudó a poner en marcha, "Destinos improbables:el destino, Oportunidad, y el futuro de la evolución ".

GAZETTE:La evolución de la que hablas en "Destinos improbables" no es la evolución lenta descrita por Charles Darwin. En lugar de, es lo suficientemente rápido como para poder observarlo en tiempo real. ¿Cómo es posible esta rápida evolución?

LOSOS:Darwin fue bastante notable en sus ideas. Lo conocemos por sus estudios sobre la evolución por selección natural, pero en realidad estudió todo tipo de fenómenos y estuvo en lo cierto casi todo el tiempo. Resultó, aunque, que no entendió bien el ritmo de la evolución. Pensaba que la evolución se producía muy lentamente, a un ritmo glacial, tanto que no podrías esperar verlo excepto en muchos, muchos miles de años. Ahora sabemos que eso no es correcto. Cuando la selección natural es fuerte, la evolución puede ocurrir muy rápidamente.

GAZETTE:También habla mucho sobre la evolución convergente, una vez pensó que era un desarrollo poco común. ¿Qué es la evolución convergente y cómo encaja en el panorama más amplio de la evolución?

LOSOS:La evolución convergente es el fenómeno cuando dos especies, o incluso poblaciones de la misma especie, evolucionan independientemente para ser similares. La mayoría de las veces es el resultado de que esas especies se encuentran en circunstancias similares y la selección natural esculpe la misma solución adaptativa. Esta es una idea que fue mencionada por Darwin en "Sobre el origen de las especies, "y lo sabemos desde entonces.

Pero no pensamos que fuera común. Los biólogos evolucionistas lo mencionaron rutinariamente como un gran ejemplo del poder de la selección natural para encontrar la misma respuesta a los problemas planteados por el medio ambiente. [Pero] cuando los biólogos descubrieron la evolución convergente, usarían palabras como "golpear, "" excepcional, "" inesperado, “enfatizando que esta no es la norma. Ahora sabemos que la evolución convergente ocurre con bastante frecuencia.

Una de las razones es que hemos estado usando la secuenciación de ADN para construir árboles evolutivos. Estos árboles, llamados filogenias, indican que las especies que solíamos pensar estaban estrechamente relacionadas porque son similares en apariencia, o anatomía, o lo que sea, no son. Su similitud no es el resultado de una ascendencia compartida reciente, como pensamos, sino de evolución convergente.

Un ejemplo del libro es una serpiente marina en los mares alrededor de Australia, India, y en otras partes de Asia. Los científicos pensaron que era una especie, con una distribución geográfica notablemente amplia. Cuando los científicos finalmente secuenciaron su ADN, encontraron que las poblaciones en diferentes lugares no estaban estrechamente relacionadas entre sí. En lugar de, cada uno estaba más estrechamente relacionado con otras especies de serpientes en su propia área y, por lo tanto, su similitud increíblemente cercana con otras serpientes marinas fue el resultado de la convergencia.

GAZETTE:Hablar de una evolución rápida y convergente conduce a su propio trabajo. Háblanos de las lagartijas del Caribe, y lo que encontraron sus estudios.

LOSOS:Para mi doctorado, Hace muchos años, Estudié las lagartijas de Anolis. Mucha gente estaría familiarizada con ellos porque son muy comunes en Florida, en otras partes del sureste de los Estados Unidos, y en las islas del Caribe. Tienen una solapa de piel debajo del cuello que los machos sobresalen cuando cortejan a las hembras o pelean con otros machos. Hay 400 especies diferentes en este grupo repartidas por los trópicos del Nuevo Mundo, por lo que son una gran historia de éxito evolutivo.

Un aspecto en el que me he centrado gran parte de mi carrera es que las lagartijas de cada una de las grandes islas del Caribe, Cuba, Puerto Rico, Hispaniola, y Jamaica — han evolucionado en su mayor parte de forma independiente. Y, de una o unas pocas especies ancestrales, se han diversificado en muchas especies descendientes. Pero la evolución ha seguido un curso muy similar.

En Puerto Rico, si entras en la selva tropical y te sientas en silencio, Después de unos minutos, las lagartijas se olvidan de que estuviste allí y ves que hay especies que viven en diferentes partes del bosque y que estas especies tienen diferentes características anatómicas. Por ejemplo, Las especies cercanas al suelo tienen patas muy largas para correr y saltar en el suelo. Una especie en lo alto del dosel es verde para camuflarse y tiene almohadillas en los dedos gordos para colgarse. Otra especie vive en ramitas y tiene patas muy cortas para maniobrar con cuidado en superficies irregulares. Entonces estas especies se han diversificado para adaptarse a las diferentes partes del hábitat que utilizan.

Lo que es notable es que cuando vas a otras islas, ves a estos mismos especialistas en hábitat. Entonces, por ejemplo, cada una de las islas tiene un anole de ramitas, una especie alargada con patas cortas, muy camuflado, y las especies en las diferentes islas se ven lo suficientemente similares como para decir que probablemente son la misma especie. Pero no lo son. Han desarrollado independientemente estas características. Y cada isla tiene cada uno de los tipos de hábitat especializado.

Es un gran ejemplo de convergencia pero con esteroides, Si tu quieres. No solo la convergencia de un tipo, sino de un conjunto completo de especies adaptadas a diferentes partes de sus entornos similares.

GAZETTE:¿Y usó esta información más adelante en su carrera para diseñar la evolución y verla suceder?

LOSOS:Estos lagartos, Debo señalar, han evolucionado durante millones de años. Pero sugieren que el uso de diferentes partes del hábitat (troncos de árboles anchos, deja en el dosel, superficies estrechas:ha seleccionado para que desarrollen diferentes características anatómicas. Y eso sugiere que un experimento ideal sería exponer una especie de lagarto a nuevas condiciones, un nuevo hábitat, y tendríamos predicciones claras sobre cómo se adaptarían a ese hábitat.

Así que eso es exactamente lo que hicimos. Trabajando en las Bahamas, pudimos tomar una especie que vive en troncos de árboles anchos cerca del suelo y trasladarla a pequeñas islas pequeñas donde no había árboles grandes, sólo había arbustos raquíticos. Así que tuvieron que usar pequeñas superficies estrechas para sentarse. Nuestra predicción fue muy clara a partir de nuestros estudios en la isla grande:que deberían adaptarse desarrollando patas más cortas. Y eso es exactamente lo que hicieron y durante un período de tiempo relativamente corto.

GAZETTE:Lo que se refleja en el libro es un verdadero entusiasmo y entusiasmo por el trabajo. La capacidad de estudiar la evolución y realizar experimentos sobre ella en tiempo real parece haber energizado el campo. ¿Qué se siente al poder estudiar estas preguntas fundamentales?

LOSOS:Es espectacular. Biología evolucionaria, durante el primer siglo de su existencia, fue considerado como una ciencia no experimental, uno con más similitud con la historia que con las ciencias de laboratorio. La idea era:no puedes retroceder en el tiempo y ver qué pasó, así que solo tienes que intentar averiguarlo.

Pero la capacidad de hacer experimentos cambia todo eso. Ahora no solo podemos formular hipótesis, pero también pruébelos utilizando el estándar de oro de la ciencia:experimentos de manipulación. La gente ha estado haciendo experimentos de laboratorio durante décadas, pero para hacer experimentos en el campo, en condiciones naturales, es algo que realmente está despegando ahora mismo. Nos permite formular ideas sobre cómo ha funcionado la evolución basándonos en nuestras observaciones de la diversidad hoy y en el pasado, y luego investigar estas hipótesis con estudios mecanicistas, probar experimentalmente cómo se produce la evolución en respuesta a presuntos agentes selectivos.

GAZETTE:Su libro habla mucho sobre la evolución convergente y la previsibilidad de la evolución en determinadas circunstancias, pero también lleva a cabo un experimento mental sobre si los humanos, o algo parecido a los humanos, habrían evolucionado si los mamíferos no estuvieran presentes. Y en este caso a pesar de la amplia evidencia de convergencia, parece que estás diciendo que la aleatoriedad no ha desaparecido, y si comienzas en puntos de partida muy diferentes, terminarás en puntos finales muy diferentes, incluso bajo presiones de selección natural similares.

LOSOS:Una de las grandes preguntas que trasciende la biología evolutiva es:¿Cuán destinado estaba el mundo a ser como es hoy? Si los eventos hubieran ocurrido de manera diferente en el pasado, ¿El mundo sería muy diferente?

Los historiadores preguntan esto todo el tiempo. ¿Y si Churchill hubiera sido atropellado por un automóvil en la ciudad de Nueva York en 1931? como casi pasa? ¿Y si Kennedy no hubiera sido asesinado? ¿Qué tan diferente sería el mundo de hoy? Y los biólogos evolucionistas hacen la misma pregunta. Si nos fijamos en las plantas y los animales del mundo que nos rodea, ¿Son el resultado inevitable de los procesos evolutivos de selección natural, ¿O simplemente el resultado de eventos particulares en la historia de la Tierra que enviaron la evolución por un camino y no por otro?

Este debate fue catalizado por Gould, quien escribió un libro en 1989 titulado "Vida maravillosa:El esquisto Burgess y la naturaleza de la historia". En eso, Gould argumentó que la evolución no estaba destinada a producir resultados particulares. Dijo que si de alguna manera pudiéramos retroceder en el tiempo y comenzar de nuevo desde el mismo punto de partida, el resultado sería diferente cada vez. Cualquier tipo de cambio menor que pueda parecer intrascendente en ese momento podría llevar a un individuo a sobrevivir y no a otro. hacer que una mutación se vuelva común y no otra, y la evolución iría por un camino muy diferente. Reproducir la cinta un millón de veces él dijo, y algo como los humanos nunca volvería a evolucionar.

Este fue un punto de vista muy influyente, pero no se basó en datos. No había nadie haciendo este tipo de experimentos. Sin embargo, la idea realmente entusiasmó a mucha gente, por lo que se ha prestado mucha atención a la pregunta durante los últimos 30 años. Y la razón por la que escribí el libro es que me di cuenta de que ahora tenemos muchos datos empíricos que abordan la cuestión de cuán repetible, o cuán predecible, la evolución es.

Una escuela de investigación que ha surgido se ha centrado en el fenómeno de la evolución convergente, del mismo resultado evolutivo que ocurre varias veces. Varias personas sostienen que la evolución convergente demuestra que Gould estaba equivocado. El medio ambiente plantea preguntas similares a las especies que viven en muchos lugares diferentes y existen soluciones óptimas que encuentra la selección natural. Como resultado, puedes predecir, casi, qué tipo de resultado obtendrías en una circunstancia evolutiva particular, y esa solución evoluciona una y otra vez. Contrariamente a lo que argumentó Gould, estos otros científicos argumentaron que los resultados particulares son inevitables. Y así es como algunos científicos han utilizado la evolución convergente para cuestionar la idea del azar, o la fluidez, de la evolución.

GAZETTE:Y tu propia conclusión está en algún punto intermedio, ¿Derecha?

LOSOS:Sí, y la razón es que estos científicos tienen toda la razón en que la evolución convergente es mucho más común de lo que solíamos apreciar. Muestra el poder de la selección natural y hay algunos resultados que ocurren repetidamente. Entonces hay verdad en eso.

Pero el argumento básicamente se reduce a una larga lista de ejemplos de evolución convergente y podría hacer una larga lista similar de ejemplos de fallas en la convergencia, de especies exquisitamente adaptadas a su entorno pero sin paralelo en ningún otro lugar del mundo.

Mi ejemplo favorito es el ornitorrinco. Aquí hay una especie que es objeto de todo tipo de burlas por ser cómica, animal ridículo, pero eso realmente no es justo. En realidad, están muy bien adaptados al entorno en el que se encuentran. los arroyos en Australia. Tienen un conjunto de características:piel exuberante, pies palmeados, cola poderosa, que los hace muy bien adaptados.

La característica más importante que tienen es su factura, que parece el pico de un pato, pero que es muy diferente al de un pato. Está cubierto de sensores que detectan tanto la información táctil (la leve ondulación del agua cuando pasa nadando un pez) como las descargas eléctricas que emite cualquier animal cuando se mueve. Usando esos dos sentidos, pueden encontrar su comida bajo el agua a pesar de que tienen los ojos cerrados y los oídos y la nariz cerrados. Entonces, en realidad, están muy bien adaptados a las corrientes en las que viven. Pero esas corrientes no son nada especial. Tenemos transmisiones similares en todo el mundo, y, sin embargo, no hay ornitorrinco con pico de pato en ninguno de ellos. Evolucionó una vez en Australia, sin paralelo.

Hay muchos ejemplos de esto:elefantes, kiwis, jirafas. Son especies muy bien adaptadas al lugar donde viven, entornos que ocurren en todo el mundo, y sin embargo, no hay una evolución convergente.

Podría hacer una lista muy larga de ejemplos de no convergencia. El debate hasta ahora ha sido gente que sostiene que la convergencia es más común o la no convergencia es más común. Y ese debate se ha vuelto bastante rancio, porque, De hecho, ambos son bastante comunes. Realmente no importa de quién sea la lista más larga. La verdadera pregunta que tenemos ahora es:¿Qué circunstancias llevan a algunas especies a evolucionar de manera convergente, evolucionar soluciones convergentes, y en qué casos siguen diferentes cursos evolutivos, encontrando diferentes adaptaciones a las mismas presiones de selección? Y ese es el tipo de trabajo que se lleva a cabo en muchos lugares del mundo, incluyendo algunos laboratorios aquí en Harvard.

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.