La adaptación biológica
Una adaptación biológica es una características presente en un organismo que aumenta su capacidad de supervivencia y de reproducción, en relación con sus compañeros que no poseen dicho rasgo. El único proceso que da lugar a la aparición de las adaptaciones es la selección natural.
Si nos detenemos a observar los distintos linajes de organismos vivos, encontraremos que están repletos de una serie de adaptaciones complejas. Desde el mimetismo de las mariposas hasta la compleja estructura de sus alas permiten el vuelo.
No todas las características o rasgos que observamos en ciertos organismos las podemos etiquetar inmediatamente como adaptaciones. Algunos pueden ser consecuencias químicas o físicas, pueden ser rasgos producidos por deriva génica o por un evento llamado genetic hitchhiking.
Las características de los organismos pueden ser estudiadas mediante la aplicación del método científico para verificar si efectivamente son adaptaciones y cuál es su función tentativa.
Para hacerlo, se deben proponer hipótesis sobre el uso potencial y probarla con un diseño experimental adecuado – ya sea manipulando al individuo o por simple observación.
Aunque las adaptaciones parezcan muchas veces perfectas y hasta “diseñadas”, no lo son. Las adaptaciones no fueron resultado de un proceso consciente ya que la evolución no tiene ni un fin ni una meta, y tampoco busca perfeccionar a los organismos.
Características
Una adaptación es un rasgo que aumenta el fitness de un individuo. En biología evolutiva, el término fitness o adecuación biológica hace referencia a la capacidad de un organismo de dejar descendencia. Si cierto individuo deja más descendencia que un compañero se dice que tiene mayor fitness.
El individuo con mayor fitness no es el más fuerte, ni el más rápido, ni el más grande. Es el que sobrevive, encuentra una pareja y se reproduce.
Algunos autores suelen añadir otros elementos en sus definiciones de adaptación. Si tomamos en cuenta la historia del linaje, podemos definir adaptación como un carácter derivado que evolucionó en respuesta a cierto agente selectivo. Esta definición compara los efectos del carácter en el fitness de una variante específica.
Tipos
Las adaptaciones pueden aparecer en distintos niveles. Podemos evidenciar adaptaciones morfológicas y anatómicas como dientes que permitan consumir cierto tipo de alimento o estructuras diseñadas para correr y alcanzar rápidamente a sus presas o huir de depredadores.
Las adaptaciones también pueden ser fisiológicas, ya sea a nivel de las células o de los procesos bioquímicos que ocurren dentro del organismo.
Por ejemplo, ciertos peces que viven en el agua donde las temperaturas son extremadamente frías poseen proteínas anticongelantes que les permite nadar en aguas heladas sin congelarse.
Del mismo modo, las adaptaciones pueden ser conductuales o etológicas. Ciertas conductas en los animales favorecen su supervivencia y reproducción.
En los reptiles, la capacidad de termorregulación está dada con el movimiento hacia zonas calientes o frías, dependiendo de las necesidades del individuo. Otro ejemplo es el comportamiento parásito de ciertas aves de poner sus huevos en nidos de otras especies, para evitar el proceso de crianza.
¿Todas las características son adaptaciones?
Al observar cualquier ser vivo notaremos que está repleto de características que necesitan una explicación. Pensemos en un ave: la coloración del plumaje, el canto, la forma de las patas y del pico, los complejos bailes de cortejos, ¿podemos considerarlas todas como características adaptativas?
No. Si bien es cierto que el mundo natural está colmado de adaptaciones, no debemos inferir inmediatamente que el rasgo que observamos es una de ellas. Un rasgo puede estar presente principalmente por las siguientes razones:
Pueden ser una consecuencia química o física
Muchos rasgos son simplemente consecuencias de un evento químico o físico. El color de la sangre es rojo en los mamíferos y nadie piensa atribuir que el color rojo per se es una adaptación.
La sangre es roja por su composición: los glóbulos rojos almacenan una proteína encargada del transporte de oxígeno llamada hemoglobina – causante de la coloración característica de dicho fluido.
Puede ser consecuencia de la deriva génica
La deriva es un proceso aleatorio que produce cambios en las frecuencias alélicas, y lleva a la fijación o eliminación de ciertos alelos de manera estocástica. Estas características no confieren ninguna ventaja y no aumentan el fitness del individuo.
Supongamos que tenemos una población de osos blancos y osos negros de la misma especie. En cierto momento, la población de estudio sufre una disminución en el número de organismos por una catástrofe ambiental y la mayoría de los individuos blancos mueren por puro azar.
Con el paso del tiempo, existe una posibilidad elevada que se fije el alelo que codifica para el pelaje negro y toda la población pase a estar formada por individuos negros.
Sin embargo, no es una adaptación porque no confiere ninguna ventaja al individuo que la posee. Nótese que los procesos de deriva génica no conducen a la formación de adaptaciones, esto sólo ocurre por medio del mecanismo de selección natural.
Puede está correlacionada con otra característica
Nuestros genes se encuentran unos al lado del otro y pueden combinarse de distintas maneras en un proceso llamado recombinación. En algunos casos, los genes se encuentran ligados y se heredan juntos.
Para ejemplificar esta situación, usaremos un caso hipotético: los genes que codifican para los ojos azules están ligados a los del cabello rubio. Lógicamente es una simplificación, probablemente existan otros factores involucrados en la coloración de las estructuras, sin embargo lo usamos como ejemplo didáctico.
Supongamos que el cabello rubio de nuestro organismo hipotético le otorga alguna ventaja: camuflaje, protección contra la radiación, contra el frío, etc. Los individuos con cabello rubio tendrán más hijos que sus compañeros que no poseen esta característica.
La descendencia, además de cabello rubio presentará ojos azules porque los genes están ligados. A lo largo de las generaciones podremos observar que los ojos azules aumentan en frecuencia aunque no confieran ventaja adaptativa alguna. Este fenómeno se conoce en la literatura como “genetic hitchhiking”.
Puede ser una consecuencia de la historia filogenética
Algunos caracteres puede ser consecuencia de la historia filogenética. Las suturas del cráneo en los mamíferos contribuyen y facilitan el proceso del parto, pudiéndose interpretar como una adaptación para ello. No obstante, la característica está represente en otros linajes y es un rasgo ancestral.
Preadaptaciones y exaptaciones
A lo largo de los años, los biólogos evolutivos han enriquecido la terminología en cuanto a las características de lo organismo, incluyendo nuevos conceptos como la “preadaptación” y la “exaptación”.
Según Futuyma (2005), una preadaptación es “un rasgo que fortuitamente sirve a una nueva función”.
Por ejemplo, los fuertes picos de algunas aves pudieran haber sido seleccionados para consumir cierto tipo de alimento. Pero en casos oportunos, esta estructura también puede servir como adaptación para atacar ovejas. Este repentino cambio de función es la preadaptación.
En el año 1982, Gould y Vrba introdujeron el concepto de “exaptación” para describir una preadaptación que ha sido co-optada para un nuevo uso.
Por ejemplo, las plumas de las aves nadadoras no fueron moldeadas por la selección natural bajo la presión selectiva del nado, pero fortuitamente sirvieron para ello.
Como analogía a este proceso tenemos nuestra nariz, aunque seguramente fue seleccionada porque añadía alguna ventaja en el proceso de respiración, ahora la usamos para sostener nuestros lentes.
El ejemplo más famoso de exaptación es el pulgar del panda. Esta especie se alimenta específicamente de bambú y para manipularlo usan un “sexto pulgar” derivado del crecimiento otras estructuras.
Ejemplos de adaptaciones
El vuelo en los vertebrados
Las aves, los murciélagos y los ya extintos pterosaurios adquirieron de manera convergente su medio de locomoción: el vuelo. Varios aspectos en la morfología y la fisiología de estos animales parecieran ser adaptaciones que incrementan o favorecen la capacidad de volar.
Los huesos presentan cavidades que los convierten en estructuras ligeras, pero resistentes. A esta conformación se le conoce como huesos neumatizados. En los linajes volares actuales – aves y murciélagos – el sistema digestivo también presenta ciertas peculiaridades.
Los intestinos son muchos más cortos, comparados con animales no voladores de tamaño similar probablemente para disminuir el peso durante el vuelo. Así, la reducción en la superficie de absorción de nutrientes seleccionó un incremento en vías de absorción para celulares.
Las adaptaciones en las aves llegan hasta los niveles moleculares. Se ha propuesto que el tamaño del genoma se ha reducido como adaptación para el vuelo, reduciendo los costos metabólicos asociado con tener un genoma grande, y por tanto células grandes.
Ecolocación en murciélagos
En los murciélagos existe una adaptación particular que les permite orientarse espacialmente mientras se desplazan: la ecolocación.
Este sistema consiste en la emisión de sonidos (los humanos no somos capaces de percibirlos) que rebotan en los objetos y el murciélagos es capaz de percibirlos y traducirlos. Igualmente, la morfología de las orejas de ciertas especies se considera una adaptación para poder recibir efectivamente las ondas.
El cuello largo de las jirafas
Nadie pondría en duda que las jirafas presentan una morfología atípica: un cuello alargado que sostiene una pequeña cabeza y largas patas que soportan su peso. Este diseño dificulta distintas actividades de la vida del animal, como por ejemplo, tomar agua de una charca.
La explicación del largo cuello de estas especies africanas ha sido por década el ejemplo favorito de los biólogos evolutivos. Antes de que Charles Darwin concibiera la teoría de la selección natural, el naturalista francés Jean-Baptiste Lamarck ya manejaba un concepto – aunque errado – de cambios y evolución biológica.
Para Lamarck, el cuello de las jirafas era alargado porque estos animales lo estiraban constantemente para poder alcanzar los brotes de las acacias. Esta acción se traduciría a un cambio heredable.
A la luz de biología evolutiva moderna, se considera que el uso y desuso de los caracteres no tienen efecto en la descendencia. La adaptación del cuello largo debió surgir porque los individuos que portaban mutaciones para dicha características dejaban más descendencia que sus compañeros con cuello más cortos.
Intuitivamente podemos asumir que el largo cuello ayuda a las jirafas a conseguir alimento. Sin embargo, estos animales suelen buscar su alimento en arbustos bajos.
Entonces, ¿para qué sirve el cuello de las jirafas?
En el año 1996, los investigadores Simmons y Scheepers estudiaron las relaciones sociales de este grupo y refutaron la interpretación de cómo las jirafas consiguieron su cuello.
Para estos biólogos, el cuello evolucionó como un “arma” que los machos usan en los combates para conseguir a las hembras, y no para conseguir alimento en zonas altas. Distintos hechos apoyan esta hipótesis: los cuellos de los machos son mucho más largos y más pesados que los de las hembras.
Podemos concluir que, aunque una adaptación tenga un significado aparentemente obvio, debemos cuestionar las interpretaciones y probar todas las hipótesis posibles usando el método científico.
Diferencias con evolución
Ambos conceptos, evolución y adaptación no son contradictorios. La evolución puede ocurrir mediante el mecanismo de selección natural y este genera adaptaciones. Es necesario enfatizar que el único mecanismo que produce adaptaciones es la selección natural.
Existe otro proceso, llamado deriva génica (mencionado en la sección anterior), que puede conducir a la evolución de una población pero no produce adaptaciones.
Confusiones sobre las adaptaciones
Aunque las adaptaciones parecieran ser características diseñadas exactamente para su uso, la evolución, y por consiguiente la concepción de las adaptaciones, no poseen una meta, ni propósito consciente. Tampoco son sinónimos de progreso.
Al igual que el proceso de erosión no tiene como finalidad crear hermosas montañas, la evolución no tiene la finalidad de crear organismos perfectamente adaptados a su medio ambiente.
Los organismos no se esfuerzan por evolucionar, por ello la selección natural no le otorga a un individuo lo que necesita. Por ejemplo, imaginemos una serie de conejos que, por cambios ambientales, tienen que soportar una fuerte helada. La necesidad de los animales por un pelaje abundante no lo hará aparecer y difundirse en la población.
En contraste, alguna mutación aleatoria en el material genético del conejo podrá generar un pelaje más abundante, logrando que su portador tenga más hijos. Estos hijos probablemente hereden el pelaje de su padre. Así, el pelaje abundante puede aumentar su frecuencia en la población de conejos y en ningún momento el conejo fue consciente de ello.
Además, la selección no produce estructuras perfectas. Solamente deben ser suficientemente “buenas” para ser capaces de pasar a la siguiente generación.
No hay comentarios:
Publicar un comentario