Arxiu d'etiquetes: selección natural

Del laboratorio a la gran pantalla (II)

Como ya os dije en el anterior artículo sobre genética y cine, hay una gran variedad de largometrajes que tocan la genética. En el siguiente artículo tocaremos la ciencia ficción, con dos películas muy conocidas. ¡Cuidado: spoilers!

GATTACA (1997)

Dirección: Andrew Niccol

Reparto: Ethan Hawke, Uma Thurman, Jude Law

Género: Ciencia ficción

Sinopsis: Ambientada en una sociedad futura, en la que la mayor parte de los niños son concebidos in vitro y con técnicas de selección genética. Vincent, uno de los últimos niños concebidos de modo natural, nace con una deficiencia cardíaca y no le auguran más de treinta años de vida. Se le considera un inválido y, como tal, está condenado a realizar los trabajos más desagradables. Su hermano Anton, en cambio, ha recibido una espléndida herencia genética que le garantiza múltiples oportunidades. Desde niño, Vincent sueña con viajar al espacio, pero sabe muy bien que nunca será seleccionado. Durante años ejerce toda clase de trabajos hasta que un día conoce a un hombre que le proporciona la clave para formar parte de la élite: suplantar a Jerome, un deportista que se quedó paralítico por culpa de un accidente. De este modo, Vincent ingresa en la Corporación Gattaca, una industria aeroespacial, que lo selecciona para realizar una misión en Titán. Todo irá bien, gracias a la ayuda de Jerome, hasta que el director del proyecto es asesinado y la consiguiente investigación pone en peligro los planes de Vincent.

Relación con la genética: GATTACA es la película “genética” por excelencia. Empezando por el título, éste está formado por las iniciales de las cuatro bases nitrogenadas que conforman el ADN (guanina, adenina, timina y citosina). Además, la forma helicoidal del ADN se repite en varios momentos del largometraje, como en las escaleras de casa de Vincent.

El principal tema que trata es el de la selección genética, todos los niños que nacen han sido seleccionados genéticamente, muy ligado a la bioética. La idea de esta selección es llegar a la eugenesia, es decir, mejorar la población mediante la selección de los “mejores” humanos. Este concepto lo podemos relacionar con la Alemania de Hitler, quién creía que los alemanes pertenecían a un grupo superior de razas llamado “ario”. Hitler decía que la raza aria alemana había sido mejor dotada que las demás y que esa superioridad biológica destinaba a los alemanes a estar al mando de un imperio en Europa Oriental.

Aunque hoy en día la selección genética es vigente y es utilizada para evitar enfermedades, no se aplica con los mismos fines que los de la película. En la actualidad, se decide realizar selección genética después de haber estudiado la familia y realizado el adecuado consejo genético. Éste tiene como objetivo ayudar a los pacientes y a sus familias a evitar el dolor y el sufrimiento causado por una enfermedad genética, y no se tiene que confundir con el objetivo eugénico de reducir la incidencia de enfermedades genéticas o la frecuencia de alelos considerados deleterios en la población.

Esto está muy relacionado con la discriminación genética, caso también expuesto en el filme. Gattaca se sitúa en un posible futuro en el cual la genética, intentando mejorar la calidad de vida de la sociedad, provoca un movimiento de discriminación.

Cuando hablamos de discriminación acostumbramos a pensar en la discriminación racial. Ésta se define como el trato distinto o excluyente a una persona por motivos de origen racial o étnico, lo que constituye una vulneración de los derechos fundamentales de las personas, así como un ataque a su dignidad. El racismo ha estado presente en toda la historia de la humanidad, especialmente en el siglo XX con la discriminación racial en Estados Unidos y con el Apartheid en Sudáfrica.

De un tiempo a esta parte la discriminación genética ha ido cogiendo peso. Ocurre cuando las personas son tratadas de manera diferente por su empresa o compañía de seguros porque tienen una mutación genética que causa o aumenta el riesgo de un trastorno hereditario. El miedo a la discriminación es una preocupación común entre las personas que se hacen pruebas genéticas y es un problema actual que concierne a la población, porque tu propio genoma no tiene que ser un currículum vitae que te abra o cierre puertas como pasa en la película. Vincent entra a trabajar en Gattaca después de realizar una prueba de orina y un análisis de sangre, ya que en Gattaca no eligen a los trabajadores por su capacidad ni habilidad sino por su ADN.

No obstante, la película termina con la frase “No hay gen para el espíritu humano”. Esto significa que, aunque la sociedad en la que se sitúa Gattaca se basa en la modificación genética, ésta no afecta en la moralidad y carácter final de las personas porque no existe forma de relacionar genéticamente al espíritu, sólo el cuerpo tiene la información genética.

Vídeo 1. Tráiler Gattaca (Fuente: YouTube)

PARQUE JURÁSICO (1993)

Dirección: Steven Spielberg

Reparto: Sam Neill, Laura Dern, Jeff Goldblum

Género: Ciencia ficción

Sinopsis: El multimillonario John Hammond consigue hacer realidad su sueño de clonar dinosaurios del Jurásico y crear con ellos un parque temático en una isla remota. Antes de abrirlo al público, invita a una pareja de eminentes científicos y a un matemático para que comprueben la viabilidad del proyecto. Pero las medidas de seguridad del parque no prevén el instinto de supervivencia de la madre naturaleza ni la codicia humana.

Relación con la genética: En la primera película de esta saga, a partir de fósiles de dinosaurios extraen el ADN para poder clonarlos. Los dinosaurios clonados formarán parte del parque jurásico en el que se basa la película.

Es cierto que se puede extraer ADN a partir de huesos, muy utilizado en la genética forense. Igual que el tema de la clonación, el cual fue conocido por la oveja Dolly, el primer gran animal clonado a partir de una célula adulta en julio de 1996. Pero la película va más allá y plantea la posibilidad de reimplantar, en el mundo actual, especies ya extinguidas y desafiar la selección natural.

Vídeo 2. Tráiler Parque Jurásico (Fuente: YouTube)

REFERENCIAS

MireiaRamos-castella2

Comprueba la evolución en tu propio cuerpo

El 42% de la población estadounidense y el 11,5 de la española no cree que la evolución sea cierta. A pesar de ello, existen diferentes pruebas de que el genial Darwin estaba en lo cierto, algunas de ellas en tu propio cuerpo. ¿Te han operado del apéndice o quitado las muelas del juicio? Descubre en este artículo qué órganos vestigiales heredaste de tus antepasados.

¿QUÉ SON LAS ESTRUCTURAS VESTIGIALES?

Las estructuras vestigiales (a menudo llamadas órganos, aunque no lo sean propiamente dicho) son partes del cuerpo que han visto reducida o perdida su función original durante la evolución de una especie. Se encuentran en muchos animales, incluidos por supuesto los humanos.

Esqueleto de orca en el que se observan vestigios de las extremidades traseras. Foto: Patrick Gries
Esqueleto de orca en el que se observan vestigios de las extremidades traseras, prueba de su origen terrestre. Foto: Patrick Gries

Las estructuras vestigiales eran plenamente funcionales en los antepasados de esas especies (y lo son en las estructuras homólogas de otras especies actuales), pero actualmente su función es prácticamente nula o ha cambiado. Por ejemplo, en algunos insectos como las moscas el segundo par de alas ha perdido su función voladora y ha quedado reducido a órganos del equilibrio (halterios). Si quieres saber más sobre la evolución del vuelo en los insectos entra aquí.

Además de estructuras físicas, las características vestigiales también pueden manifestarse en comportamientos o procesos bioquímicos.

¿POR QUÉ SON PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN?

La selección natural actúa sobre las especies favoreciendo características que aumenten su supervivencia y eliminando las que no, por ejemplo cuando aparecen cambios en el hábitat. Los individuos con características poco favorables morirán o se reproducirán menos y esa característica se verá eliminada a la larga, mientras que las favorables se mantendrán ya que sus portadores la podrán pasar a la siguiente generación.

A veces hay características que no son ni favorables ni desfavorables, por lo que seguirán pasando a las siguientes generaciones. Pero toda estructura tiene un coste (energético, peligro a que se infecte, desarrolle tumores…), por lo que la presión selectiva sigue actuando para eliminar algo que no favorece al éxito de la especie. Es el caso de las estructuras vestigiales, que “tardarían más” en desaparecer a lo largo de la evolución. El hecho que existan revelan que en el pasado esas estructuras sí tenían una función importante en nuestros antepasados.

ENCUENTRA TUS ÓRGANOS VESTIGIALES

LA MEMBRANA NICTITANTE

Ya hablamos de ella en Cómo ven el mundo los animales. Se trata de una membrana transparente o translúcida que sirve para proteger el ojo y humedecerlo sin perder visibilidad. Es común en anfibios, reptiles y aves. Entre los primates, sólo la poseen completa lémures y loris.

membrana nictitante, nictitating membrane
Membrana nictitante o tercer párpado de un avefría militar (Vanellus miles). Foto: Toby Hudson

En humanos la plica semilunaris es un vestigio de la membrana nictitante. Obviamente no la podemos mover pero aún tiene cierta función de drenaje del lagrimal y ayuda al movimiento del ojo (Dartt, 2006).

Plica semilunaris (pliegue semilunar). Foto: desconocido
Plica semilunaris (pliegue semilunar). Foto: desconocido

EL TUBÉRCULO DE DARWIN Y LOS MÚSCULOS DE LA OREJA

El 10% de la población tiene un engrosamiento en la oreja, vestigio de la oreja puntiaguda común en los primates. Esta estructura se llama tubérculo de Darwin y no tiene ninguna función.

Variabilidad del Tubérculo de Darwin en la punta de la oreja (0= ausente). Puede presentarse en otras zonas del pabellón auditivo: ver publicación.
Variabilidad del Tubérculo de Darwin en la punta de la oreja (0= ausente).  Fuente.
Comparación entre la oreja de un macaco y la nuestra. Fuente
Comparación entre la oreja de un babuino amarillo (Papio cynocephalus) y la nuestra. Fuente

Asimismo, los primates (y otros mamíferos) tienen orejas móviles para dirigir los pabellones auditivos hacia la fuente de sonido: seguramente lo habrás observado en tu perro o gato. Los humanos (y chimpancés) ya no tenemos esa gran movilidad, aunque algunas personas pueden mover ligeramente los pabellones auditivos a voluntad. Se ha comprobado mediante electrodos que estos músculos se excitan cuando percibimos un sonido que viene de una dirección concreta (2002).

Músculos auriculares responsables del movimiento del pabellón auditivo. Fuente

El músculo occipitofrontal también ha perdido su función de evitar que se caiga la cabeza, aunque participa en la expresión facial.

MÚSCULO PALMAR LARGO

El 16% de las personas caucásicas no posee este músculo en la muñeca, tampoco un 31% de las nigerianas ni un 4,6% de las chinas. Incluso puede aparecer en un brazo y no en el otro o ser doble según las personas.

Se cree que este músculo participaría activamente en la locomoción arborícola de nuestros antepasados, pero actualmente no tiene ninguna función necesaria, ya que no proporciona más fuerza de agarre. Este músculo es más largo en primates completamente arborícolas (lemures) y más corto en los más terrestres, como los gorilas (referencia).

Y tú, ¿lo tienes o no? Haz la prueba: junta los dedos pulgar y meñique y levanta ligeramente la mano.

mireia querol, mireia querol rovira, palmaris longus, musculo palmar largo, tendon
Yo tengo dos en el brazo izquierdo y uno en el derecho. Foto: Mireia Querol

MUELAS DEL JUICIO

El 35% de las personas no poseen muelas del juicio o tercer molar. En el resto, su aparición suele ser dolorosa y es necesaria la extirpación.

Yo no tengo el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira
Yo no tengo el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira

Nuestros ancestros homininos sí las tenían, bastante mayor que el nuestro. Un reciente estudio explica que cuando un diente se desarrolla, emite señales que determinan el tamaño de los dientes vecinos. La reducción de la mandíbula y el resto de dentadura a lo largo de la evolución ha provocado la reducción de los molares (e incluso la desaparición del tercero).

Comparativa entre la dentición de un chimpancé, Australopithecus afarensis y Homo sapiens. Fuente
Comparativa entre la dentición de un chimpancé, Australopithecus afarensis y Homo sapiens. Observa la reducción de los tres últimos molares entre afarensis y sapiens, Fuente

EL COXIS

Si te tocas la columna vertebral hasta el final, llegarás al coxis o cóccix. Se trata de 3 a 5 vértebras fusionadas vestigio de la cola de nuestros ancestros primates. De hecho, cuando estábamos en el útero materno, en los primeros estadíos de desarrollo del embrión se observa una cola con 10-12 vértebras en formación.

Distintos estados en el desarrollo embrionmario humano y comparación con otras especies. Créditos en la imagen
Distintos estadíos en el desarrollo embrionario humano (1 a 8) y comparación con otras especies. Créditos en la imagen

Posteriormente se reabsorbe, pero no en todos los casos: hay reportados 40 nacimientos de bebés con cola.

Neonato nacido con cola. Una mutación ha evitado la inhibición del crecimiento de la cola durante la gestación. Fuente
Neonato nacido con cola. Una mutación ha evitado la inhibición del crecimiento de la cola durante la gestación. Fuente

Aunque no tengamos cola, actualmente estos huesos sirven de anclaje de algunos músculos pélvicos.

mireia querol, mireia querol rovira, coxis, sacro, sacrum, tailbone, rabadilla
Situación del coxis. Foto: Mireia Querol Rovira

PEZONES SUPERNUMERARIOS (POLITELIA)

Se estima que hasta un 5% de la población mundial presenta más de dos pezones. Estos pezones “extra”, pueden presentarse en diferentes formas (completos o no) por lo que a veces se confunden con pecas o lunares.  Se situan en la línea mamilar (de la ingle a la axila), exactamente en la misma posición que el resto de mamíferos con más de dos mamas (observa a tu perro, por ejemplo). Habitualmente el número de mamas corresponde con la media de crías que puede tener un mamífero, por lo que los pezones extra serían un vestigio de cuando nuestros antepasados tenían más crias por parto. Lo habitual son 3 pezones, pero se ha documentado un caso de hasta 8 pezones en una persona.

Pezón suplementario debajo del principal. Fuente
Pezón suplementario debajo del principal. Fuente

ENCUENTRA TUS REFLEJOS Y COMPORTAMIENTOS VESTIGIALES

EL REFLEJO DE PRENSIÓN PALMAR Y PLANTAR

Alguna vez habrás experimentado que al acercar cualquier cosa a las manos de un bebé, automáticamente lo agarra con una fuerza tal que sería capaz de aguantar su propio peso. Desaparece hacia los 3-4 meses y es un remanente de nuestro pasado arborícola y a la forma de agarrarse al pelo de la madre, igual que sucede con los otros primates actuales. Observa el siguiente vídeo de 1934 sobre un estudio de dos gemelos (minuto 0:34):

En los pies también existe el reflejo de intentar agarrar algo cuando se toca la planta del pie de un bebé. Desaparece hacia los 9 meses de edad.

Por cierto, ¿te has fijado en la afición y facilidad que tienen los niños y niñas para subirse a cualquier barandilla o parte elevada en un parque infantil?

LA PIEL DE GALLINA

El frío, el estrés o una emoción intensa (por ejemplo, el escuchar cierta música) provoca que el músculo piloerector nos erice el vello dándole a la piel el aspecto de una gallina desplumada. Es un reflejo involuntario en el que algunas hormonas, com la adrenalina (que se libera en las situaciones mencionadas), están implicadas.  ¿Qué utilidad tenía esto para nuestros ancestros y tiene en los mamíferos actuales?

  • Aumentar el espacio entre la piel y el exterior, por lo que el aire caliente atrapado entre el pelo ayuda a mantener la temperatura.
  • Parecer más grandes para ahuyentar posibles depredadores o competidores.

    Chimpancé con el pelo erizado durante un display antes de un conflicto. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest
    Chimpancé con el pelo erizado durante un display antes de un conflicto. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest

Obviamente nosotros hemos perdido el pelo en la mayor parte del cuerpo, por lo que aunque conservamos el reflejo, no nos sirve ni para calentarnos ni para ahuyentar depredadores. El pelo se ha conservado más abundantemente en zonas donde es necesaria protección o  debido a la selección sexual (cabeza, cejas, pestañas, barba, pubis…), pero en general, también puede ser considerado una estructura vestigial.

Existen más estructuras vestigiales aunque en este artículo nos hemos centrado en las más observables. En futuros artículos hablaremos de otras internas, como el famoso apéndice o el órgano vomeronasal.

REFERENCIAS

Evolución para principiantes 2: la coevolución

Después del éxito de Evolución para principiantes, seguimos con un artículo para seguir conociendo aspectos básicos de la evolución biológica. ¿Por qué hay insectos que parecen orquídeas y viceversa? ¿Por qué gacelas y guepardos son casi igual de rápidos? ¿Por qué tu perro te entiende? En otras palabras, ¿qué es la coevolución?

¿QUÉ ES LA COEVOLUCIÓN?

Ya sabemos que es inevitable que los seres vivos establezcan relaciones de simbiosis entre ellos. Unos dependen de otros para sobrevivir, y a la vez, del acceso a elementos de su entorno como agua, luz o aire. Estas presiones mutuas entre especies hacen que evolucionen conjuntamente y según evolucione una especie, obligará a su vez a la otra a evolucionar. Veamos algunos ejemplos:

POLINIZACIÓN

El proceso más conocido de coevolución lo encontramos en la polinización. Fue de hecho el primer estudio coevolutivo (1859), a cargo de Darwin, aunque él no utilizara este término.  Los primeros en acuñarlo fueron Ehrlich y Raven (1964).

Los insectos ya existían mucho antes de la aparición de plantas con flor, pero su éxito se debió al descubrimiento de que el polen es una buena reserva de energía. A su vez, las plantas encuentran en los insectos una manera más eficaz de transportar al polen hacia otra flor. La polinización gracias al viento (anemofilia) requiere más producción de polen y una buena dosis de azar para que al menos algunas flores de la misma especie sean fecundadas. Muchas plantas han desarrollado flores que atrapan a los insectos hasta que están cubiertos de polen y los dejan escapar. Estos insectos presentan pelos en su cuerpo para permitir este proceso. A su vez algunos animales han desarrollado largos apéndices (picos de los colibríes, espiritrompas de ciertas mariposas…)  para acceder al néctar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock

Es famoso el caso de la polilla de Darwin (Xanthopan morganii praedicta) del que ya hemos hablado en una ocasión. Charles Darwin, estudiando la orquídea de Navidad (Angraecum sesquipedale), observó que el néctar de la flor se encontraba a 29 cm del exterior. Intuyó que debería existir un animal con una espiritrompa de ese tamaño. Once años después, el mismo Alfred Russell Wallace le informó que había esfinges de Morgan con trompas de más de 20 cm y un tiempo más tarde se encontró en la misma zona donde Darwin había estudiado esa especie de orquídea (Madagascar). En honor de ambos se añadió el “praedicta” al nombre científico.

También existen las llamadas orquídeas abejeras, que imitan a hembras de insectos para asegurarse su polinización. Si deseas saber más sobre estas orquídeas y la de Navidad, no te pierdas este artículo de Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
El murciélago Anoura fistulata y su larga lengua. Foto de Nathan Muchhala

Pero muchas plantas no sólo dependen de los insectos, también algunas aves (como los colibríes) y mamíferos (como murciélagos) son imprescindibles para su fecundación. El récord de mamífero con la lengua más larga del mundo y segundo vertebrado (por detrás del camaleón) se lo lleva un murciélago de Ecuador (Anoura fistulata); su lengua mide 8 cm (el 150% de la longitud de su cuerpo). Es el único que poliniza una planta llamada Centropogon nigricans, a pesar de la existencia de otras especies de murciélagos en el mismo hábitat de la planta. Esto plantea la pregunta si la evolución está bien definida y se da entre pares de especies o por contra es difusa y se debe a la interacción de múltiples especies.

RELACIONES DEPREDADOR-PRESA

El guepardo (Acinonyx jubatus) es el vertebrado más rápido sobre la tierra (hasta 115 km/h).  La gacela de Thomson (Eudorcas thomsonii), el segundo (hasta 80 km/h). Los guepardos tienen que ser lo suficientemente rápidos para capturar alguna gacela (pero no todas, a riesgo de desaparecer ellos mismos) y las gacelas suficientemente rápidas para escapar alguna vez y reproducirse. Sobreviven las más veloces, así que a su vez la naturaleza selecciona los guepardos más rápidos, que son los que sobreviven al poder comer. La presión de los depredadores es un factor importante que determina la supervivencia de una población y qué estrategias deberá seguir la población para sobrevivir. Así mismo, los depredadores deberán encontrar soluciones a las posibles nuevas formas de vida de sus presas para tener éxito.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi
Guepardo persiguiendo una gacela de Thomson en Kenya. Foto de Federico Veronesi

Lo mismo sucede con otras relaciones depredador-presa, parásito-hospedador o herbívoros-plantas, ya sea con el desarrollo de la velocidad u otras estrategias de supervivencia como venenos, pinchos…

HUMANOS Y PERROS… Y BACTERIAS

Nuestra relación con los perros, que data de tiempos prehistóricos, también es un caso de coevolución. Esto nos permite, por ejemplo, crear lazos afectivos con sólo mirarlos. Si quieres ampliar la información, de invitamos a leer este artículo pasado donde tratamos el tema de la evolución de perros y humanos en profundidad.

Otro ejemplo es la relación que hemos establecido con las bacterias de nuestro sistema digestivo, indispensables para nuestra supervivencia. O también con las patógenas: han coevolucionado con nuestros antibióticos, por lo que al usarlos indiscriminadamente, se ha favorecido la resistencia de estas especies de bacterias a los antibióticos.

IMPORTANCIA DE LA COEVOLUCIÓN

La coevolución es uno de los principales procesos responsables de la gran biodiversidad de la Tierra. Segun Thompson, es la responsable que existan millones de especies en lugar de miles.

Las interacciones que se han desarrollado con la coevolución son importantes para la conservación de las especies. En los casos donde la evolución ha sido muy estrecha entre dos especies, la extinción de una llevará a la otra casi con seguridad también a la extinción. Los humanos alteramos constantemente los ecosistemas y por lo tanto, la biodiversidad y evolución de las especies. Con sólo la disminución de una especie, afectamos muchas más. Es el caso de la nutria marina, que se alimenta de erizos.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium

Al ser cazada por su piel, el siglo pasado los erizos aumentaron de número, arrasaron poblaciones enteras de algas (consumidoras de CO2, uno de los responsables del calentamiento global), las focas que encontraban refugio en las algas ahora inexistentes, eran más cazadas por las orcas… la nutria es pues una especie clave para el equilibrio de ese ecosistema y del planeta, ya que ha evolucionado conjuntamente con los erizos y algas.

De las relaciones coevolutivas entre flores y animales depende la polinización de miles de especies, entre ellas muchas de interés agrícola, por lo que no hay que perder de vista la gravedad del asunto de la desaparición de un gran número de abejas y otros insectos en los últimos años. Un complejo caso de coevolución que nos afectaría directamente es la reproducción de la higuera.

EN RESUMEN

Como hemos visto, la coevolución es el cambio evolutivo entre dos o más especies que interactúan, de manera recíproca y gracias a la selección natural.

Para que haya coevolución se debe cumplir:

  • Especificidad: la evolución de cada carácter de una especie se debe a presiones selectivas del carácter de la otra especie.
  • Reciprocidad: los caracteres evolucionan de manera conjunta.
  • Simultaneidad: los caracteres evolucionan al mismo tiempo.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira